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一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝管及其生产方法

阅读:270发布:2020-09-21

专利汇可以提供一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝管及其生产方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种含稀土耐湿H2S 腐蚀 的气瓶用无缝 钢 管及其生产方法,属于 冶金 及成型技术领域,原料为(Wt%) 高炉 铁 水 90%、优质废钢10%, 管坯 化学成分及含量(Wt%)为:C 0.07-0.13;Si 0.10-0.30;Mn 0.80-1.10;P≤0.015;S≤0.005;Cr 0.80-1.10;Mo 0.20-0.50;V 0.05-0.12;Ti 0.01-0.03;Al 0.005-0.030;稀土元素RE0.0005-0.010;Cu<0.10;余为Fe和无法检测的微量元素;其工艺流程为:铁水预处理→顶底复吹转炉 冶炼 →LF炉精炼→VD 真空 处理→圆坯 连铸 →切割→管坯加热→穿孔→连轧→张减径→冷却→锯切→ 热处理 →矫直→探伤;其 力 学性能为: 屈服强度 为650~720MPa、 抗拉强度 为800~890MPa、屈强比≤0.86、延伸率≥22%、横向冲击值≥100J/cm2(0℃)、剪切比为100%、晶粒度≥8.5级、硬度≤236HV10,残余 应力 ≤30MPa。本 发明 的产品具有工艺性能好、冲击韧性高、晶粒细小、耐湿H2S腐蚀性能好的特点。,下面是一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝管及其生产方法专利的具体信息内容。

1.一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝管,其特征是原料由重量百分比为90%的高炉和10%的优质废钢组成,其化学成分按重量百分比分别为:C 0.07-0.13;
Si 0.10-0.30;Mn 0.80-1.10;P ≤ 0.015;S ≤ 0.005;Cr 0.80-1.10;Mo 0.20-0.50;V
0.05-0.12;Ti 0.01-0.03;Al 0.005-0.030;稀土元素RE 0.0005-0.010;Cu<0.10;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素;产品的学性能:屈服强度650~720MPa、残余应
2
力≤30MPa、横向冲击值≥100J/cm(0℃),晶粒度≥8.5级;SSC性能:恒定应力为0.8Rt0.5=520MPa,经过H2S饱和溶液即A溶液连续浸泡720小时试样不断裂;HIC性能:CSR=0,CLR=0,CTR=0。
2.根据权利要求1所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管,其特征在于RE为Ce与La的混合稀土金属,其重量百分比为:Ce 67%、La 33%。
3.一种如权利要求1所述特征的含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于生产工艺流程简述为:铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→管坯加热→穿孔→连轧→张减径→冷却→锯切→热处理→矫直→探伤。
4.根据权利要求3所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于将高炉铁水经预处理,使铁水中S含量降低到重量百分比0.010%以下;将预处理后的铁水和优质废钢分别按设计比例加入顶底复吹转炉,采用单渣工艺冶炼,控制终渣度和终点目标;出钢过程中进行脱合金化,终脱氧采用有脱氧工艺,出钢过程必须挡渣或扒渣,出钢过程中合金加完以后加入白灰
5.根据权利要求3所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于在LF炉进行精练;精炼全过程按要求正常吹氩,采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温;根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作;
采用造白渣操作。
6.根据权利要求3或5所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar,按预定加入量喂入稀土丝。
7.根据权利要求3所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于进行VD真空处理的真空度≤0.10KPa,深真空时间≥13分钟。
8.根据权利要求3或7所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于VD真空处理时喂入定长丝,喂丝后进行8~10分钟吹Ar。
9.根据权利要求3所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于进行圆坯连铸时,采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度≤30℃;铸坯出二次冷却区域后进行矫直,然后切割为圆管坯。
10.根据权利要求3所述的一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管的生产方法,其特征在于采用调质处理工艺:880~930℃保温30~50min后进行水淬,600~660℃保温
60~80min后进行空冷;回火后执行带温矫直,矫直温度≥500℃。

说明书全文

一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝管及其生产方法

一、所属技术领域:

[0001] 本发明属于黑色金属冶炼及金属压加工技术领域,涉及一种含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管及其生产方法。二、背景技术:
[0002] 高压气瓶是一种可重复充装高压气体或液化天然气的移动式钢瓶,公称工作压力一般为10~30MPa。制造气瓶有两种方法,一种是用钢坯通过热冲压拉伸并收口的成型法;另一种是用无缝钢管做坯料通过热旋压收口的成型法。用无缝钢管制造高压气瓶,具有成本低、质量好等优点。
[0003] 由于我国油气资源中部分存在H2S气体,这对高压气瓶带来严重的腐蚀问题,一旦发生腐蚀性泄漏,将导致火灾或爆炸,引发灾难性事故。湿硫化氢腐蚀主要有应力腐蚀(SSC)和氢致开裂(HIC)两种破坯型式。为此,特开发了耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管,该材料的应用可有效防止湿硫化氢腐蚀对钢管产生的破坯。。
[0004] 经检索,在中国的发明专利文献中未见该类无缝钢管及其制造方法的记载,在国内外书刊杂志上也未见报道。三、发明内容:
[0005] 本发明的目的是提供一种工艺性能好、冲击韧性高、晶粒细小、耐湿H2S应力腐蚀性能高的含稀土的气瓶用无缝钢管及其生产方法。
[0006] 本发明的目的是这样实现的:
[0007] 将重量百分比为90%的高炉与10%的优质废钢作为原料。 [0008] 以下述工艺流程进行生产:首先对上述高炉铁水进行预处理,然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼,再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼,精炼完成后进入VD工位进行真空脱气处理,再进行圆坯连铸,并将连铸 坯切割成管坯,然后对连铸管坯进行加热,对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管,对轧管进行定径后送入冷床冷却,然后实施锯切,对切好的钢管进行热处理,然后进行矫直,最后经探伤检测,合格者即为气瓶用无缝钢管成品。
[0009] 其工艺流程简述为:铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→管坯加热→穿孔→连轧→定径→冷却→锯切→热处理→矫直→探伤。 [0010] 连铸圆管坯的生产过程如下所述:
[0011] 1、将高炉铁水经预处理,使得铁水中的含S量(重量百分比)降低到0.010%以下。
[0012] 2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉,加入(重量百分比)10%优质废钢,采用单渣工艺冶炼,控制终渣度和终点目标,出钢过程中进行脱合金化,终脱氧采用有脱氧工艺,出钢过程必须挡渣或扒渣,出钢过程中合金加完以后加入白灰。 [0013] 3、在LF炉进行精练:精炼全过程按要求正常吹Ar,采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温;根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作;采用造白渣操作。
[0014] 4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar,按预定加入量喂入稀土丝。 [0015] 5、进行VD真空处理:真空度≤0.10KPa,深真空时间≥13分钟。 [0016] 6、喂入定长丝,喂丝后进行8-10分钟吹Ar;将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸,采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺;控制钢水过热度;铸坯经过矫直后,火焰切割为圆管坯。
[0017] 对管坯进行化学成分化验,管坯的化学成分应符合下述要求(重量百分比%):C 0.07-0.13;Si 0.10-0.30;Mn 0.80-1.10;P ≤ 0.015;S ≤ 0.005;Cr 0.80-1.10;Mo
0.20-0.50;V 0.05-0.12;Ti 0.01-0.03;Al 0.005-0.030;稀土元素RE0.0005-0.010;Cu<0.10;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
[0018] 所述稀土元素RE为Ce、La的混合稀土金属,它们的重量百分比分别为:Ce 67%、 La 33%。
[0019] 加入稀土元素能够起到净化钢液、改善非金属夹杂物形态、强化晶界、细化晶粒等作用,从而取得细晶强化和提高冲击韧性的效果。
[0020] 将成分化验合格及硫印不大于2.0级的连铸圆管坯进行制管,制管过程如下: [0021] 将管坯放入加热炉进行加热,连续检查并控制好加热炉预热段、加热段、均热段等各段的温度,各段温度的控制范围见表1;
[0022] 表1环形加热炉各段温度控制(℃)
[0023]
[0024] 用微机对加热炉各段温度进行自动控制并自动记录。
[0025] 热工具在使用前必须测量,轧前必须检查、处理辊道,避免划伤管壁。 [0026] 将加热好的管坯在相应的轧管机组轧制成用户所需规格的无缝钢管,轧制时每批至少进行一次热取样,检查几何尺寸;合格钢管进行热处理,严格控制淬火加热炉的炉温、加热稳定性冷却水流量,保证淬火质量;严格控制回火加热炉的炉温以及回火稳定性。 [0027] 热处理制度为:880~930℃保温30~50min后进行水淬,600~660℃保温60~80min后进行空冷;回火后执行带温矫直,矫直温度≥500℃。
[0028] 然后对钢管逐支进行探伤检测。
[0029] 经过上述工艺过程,可以生产出本发明所述的“含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管”。
[0030] 发明的有益效果:
[0031] ①由于C含量设计较低,所以产品的工艺性能很好;
[0032] ②由于在500℃以上进行带温矫直,钢管的残余应力较低,残余应力:≤30MPa(采用环切法);
[0033] ③由于“含稀土元素的独特成分设计+调质处理工艺”结合成熟生产工艺,使得 钢管的各项性能优异,具体性能指标如下:
[0034] 屈服强度:650~720MPa;抗拉强度:800~890MPa;屈强比:≤0.86;延伸率:2
≥22%;横向冲击值:aKV≥100J/cm(0℃);剪切比:100%;晶粒度:≥8.0级;硬度:
≤236HV10;
[0035] ④抗HIC性能
[0036] 按照NACE Standard TM0284-2003标准A方法,对试样进行H2S饱和的A溶液连续96小时的浸泡,试样表面未出现裂纹。
[0037] ⑤抗SSC性能
[0038] 按照NACE Standard TM 0177-2005标准A方法,采用光滑拉伸试样法,试验恒定应力为0.8Rt0.5(520MPa),经过H2S饱和的A溶液连续浸泡、720小时试样未出现开裂。 [0039] 本发明针对背景技术中存在的问题,通过“独特的化学成分设计和主要以高炉铁水为原料的独特生产工艺”等技术措施,很好地解决了上述问题,取得了显著的进步。 四、具体实施方式:
[0040] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0041] 实施例1:
[0042] 原料配比(按重量百分比)为:高炉铁水90%,优质废钢10%。 [0043] 生产工艺流程顺序简述为:铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→管坯加热→穿孔→连轧→定径→冷却→锯切→热处理→矫直→探伤。
[0044] 具体生产工艺流程如下所述:
[0045] 将90吨高炉铁水用“金属镁粉”作脱硫脱氧预处理,使铁水中的含S量降低到(重量百分比)0.010%以下;
[0046] 将所述的90吨预处理铁水兑入100吨级的顶底复吹转炉中,再加入10吨优质废钢,然后采用单渣工艺进行冶炼,终渣碱度按3.0控制,出钢时采用硅锰、锰铁和铬 铁进行脱氧合金化,终脱氧采用有铝脱氧工艺,出钢过程必须挡渣,挡渣失败必须扒渣,出钢过程中合金加完以后加入200kg白灰块。
[0047] 将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼:精炼时按要求正常吹氩,采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温;根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作;采用造白渣操作,钼铁、铁和铁合金在中后期加入; [0048] 当LF炉精炼结束后要保持底部软吹Ar,按预定的加入量喂入一定长度的稀土丝。 [0049] 然后对精炼好的钢水进行VD真空处理:深真空度≤0.10KPa,深真空时间≥13分钟;再喂入一定长度的硅钙线,喂丝后保持8~10分钟软吹Ar。
[0050] 将经过VD真空处理后的钢水大包吊上钢包回转台进行5机5流圆坯连铸,连铸时采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺;钢水过热度ΔT≤30℃;铸坯出二次冷却区域后进行矫直,然后用火焰切割为圆管坯。
[0051] 对管坯取样进行化、检验,其化学成分化验结果(重量百分比含量)如下: [0052] C 0.10;Si 0.19;Mn 0.95;P 0.012;S 0.003;Cr 0.97;Mo 0.37;V 0.09;Ti0.015;Al 0.017;RE 0.0012;Cu0.009;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素;所述稀土元素RE为:67%的Ce+33%的La构成的混合稀土金属,其化学成分及其含量合格。 [0053] 硫印:均不超过1.0级,低倍检验合格。
[0054] 将化、检验合格的管坯进行制管,制管过程如下:
[0055] 为了使管坯具有良好的轧制性能,要连续检测并控制加热炉的预热段、加热段、均热段温度,保证加热透彻均匀而不过热。
[0056] 用微机对加热炉各段温度进行自动控制并自动记录。
[0057] 对热工具在使用前进行了测量,对辊道在轧前进行了检查、处理,避免划伤管壁。 [0058] 将加热好的管坯在Ф460mmPQF轧管机组上轧制成规格为ф325.0mm×9.7mm无缝钢管,每批进行一次热取样,检查几何尺寸;之后进行热处理:严格控制淬火加热炉 的炉温、加热稳定性冷却水流量,保证淬火质量;严格控制回火加热炉的炉温以及回火稳定性。
[0059] 热处理制度为:900±10℃保温35min后出炉进行水淬,630±20℃保温65min后出炉进行空冷。钢管的矫直温度为522℃。环切法测量钢管的残余应力为21MPa。 [0060] 经过上述工艺生产及无损探伤检验,合格者即成为本发明所述的“含稀土耐湿H2S腐蚀的气瓶用无缝钢管”的成品。用其制取试样进行力学性能检验。
[0061] 经过检验,实施例1所产气瓶用无缝钢管的力学性能检测值见表2,SSC性能、HIC性能、组织及晶粒度检验结果见表3。
[0062] 表2钢管力学性能检测结果
[0063]
[0064] 表3SSC性能、HIC性能、组织及晶粒度检验结果
[0065]
[0066] 实施例2:
[0067] 实施例2的原料配比、生产工艺流程等及其它工艺指标与实施例1均相同,所不同的是其管坯的化学成分含量,具体含量(重量%)如表4所示:
[0068] 表4管坯的化学成分含量检测结果(重量%)
[0069]
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