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一种耐应腐蚀开裂的输送天然气的管线及其制造工艺

阅读:1019发布:2020-05-28

专利汇可以提供一种耐应腐蚀开裂的输送天然气的管线及其制造工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种耐应 力 腐蚀 开裂的输送 天然气 的管线 钢 ,以 质量 百分比计的组分及质量百份比为:C:0.04~0.06%,Si:0.16~0.25%,Mn:1.7~2.0%,Ni:0.06~0.15%,Cr:0.68~0.80%,Cu:0.08~0.12%,Mg:0.03~0.05%,Ti:0.018~0.025%,Ca:0.001~0.003%,W:0.003~0.005%,V:0.01~0.3%,Mo:0.4~3.8%,Al:0.03~0.055%,O≤0.01%,P≤0.01%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质;并且其中:0.06≤C+Ni/5+Cr/10-Mg-10W≤0.08;本发具有以下有益效果:钢板具有较高的 抗拉强度 和 屈服强度 ,并且 焊接 性 能优异,具有良好的综合性能。,下面是一种耐应腐蚀开裂的输送天然气的管线及其制造工艺专利的具体信息内容。

1.一种耐应腐蚀开裂的输送天然气的管线,其特征在于:以质量百分比计的组分及质量百份比为:
C:0.04~0.06%,Si:0.16~0.25%,
Mn:1.7~2.0%,Ni:0.06~0.15%,
Cr:0.68~0.80%,Cu:0.08~0.12%,
Mg:0.03~0.05%,Ti:0.018~0.025%,
Ca:0.001~0.003%,W:0.003~0.005%,
V:0.01~0.3%,Mo:0.4~3.8%,
Al:0.03~0.055%,
O≤0.01%,P≤0.01%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质;
并且其中:0.06≤C+Ni/5+Cr/10-Mg-10W≤0.08;
制备步骤如下:
A.脱硫
B.转炉
C.冶炼
D.LF精炼;
E.RH精炼;
F.板坯连铸,连铸时控制过热度为15~20℃、拉速为1.0~1.5m/min;
G..板坯再加热,板坯再加热温度控制在1180~1280℃;
H.轧制,粗轧结束温度为1050~1150℃;精轧开始温度850~980℃,精轧阶段总的压下率为70~82%,精轧结束温度820~920℃;
I.冷床冷却,终冷温度为480~550℃,冷却速率15~30℃/s。
2.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:
所述耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的各化学成分组成如下:
C:0.04~0.05%,Si:0.16~0.20%,
Mn:1.7~1.8%,Ni:0.07~0.15%,
Cr:0.68~0.72%,Cu:0.09~0.12%,
Mg:0.04~0.05%,Ti:0.019~0.025%,
Ca:0.002~0.003%,W:0.004~0.005%,
V:0.02~0.3%,Mo:0.8~3.8%,
Al:0.035~0.055%,
O≤0.01%,P≤0.01%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:所述的耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的抗拉强度≥590MPa,屈强比为0.65~
0.75。
4.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:
所述耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的各化学成分组成为:
C:0.04%,Si:0.2%,
Mn:1.7%,Ni:0.10%,
Cr:0.68%,Cu:0.09%,
Mg:0.04%,Ti:0.019%,
Ca:0.002%,W:0.004%,
V:0.02%,Mo:0.9%,
Al:0.04%,
O:0.01%,P:0.01%,S:0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:
所述耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的各化学成分组成为:
C:0.04%,Si:0.17%,
Mn:1.8%,Ni:0.12%,
Cr:0.7%,Cu:0.1%,
Mg:0.04%,Ti:0.02%,
Ca:0.002%,W:0.004%,
V:0.01%,Mo:1.0%,
Al:0.04%,
O:0.008%,P:0.006%,S:0.004%,余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:
所述耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的各化学成分组成为:
C:0.05%,Si:0.17%,
Mn:1.9%,Ni:0.13%,
Cr:0.72%,Cu:0.11%,
Mg:0.04%,Ti:0.021%,
Ca:0.002%,W:0.004%,
V:0.02%,Mo:1.5%,
Al:0.035%,
O:0.006%,P:0.010%,S:0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:
所述耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的各化学成分组成为:
C:0.06%,Si:0.19%,
Mn:1.8%,Ni:0.12%,
Cr:0.74%,Cu:0.12%,
Mg:0.05%,Ti:0.022%,
Ca:0.003%,W:0.005%,
V:0.03%,Mo:2.0%,
Al:0.04%,
O:0.004%,P:0.008%,S:0.001%,余量为Fe和不可避免的杂质。

说明书全文

一种耐应腐蚀开裂的输送天然气的管线及其制造工艺

技术领域

[0001] 本发明属于钢管制造技术领域,更具体地说,本发明涉及一种可在远程输送天然气管道中使用的耐应力腐蚀开裂(SCC)的输送天然气的管线钢及其制造工艺。

背景技术

[0002] 近年来,石油资源几近枯竭,天然气的应用在世界能源结构中的比重急剧上升,致使天然气管道迅猛发展,美俄两国的干线输气管线均占到总干线油气管道总长度的50%以上。而高压输送和高密度输气技术是当今国际大流量管道技术的发展趋势,高压高密的天然气输送对管道设计,管线钢的制造提出了更高的要求。高压输气要求管线钢具有高强度、高韧性及良好的成型性、抗硫化氢腐蚀的性能。
[0003] 硫化氢腐蚀主要表现为氢鼓疱和氢致开裂两大类,它主要是由于使用环境中的天然气中的氢进入管线材料后引起的。对氢鼓疱敏感性和氢致开裂HIC最为有害的组织为非素体+珠光体类组织和焊缝连接处。众多在建和拟建的复杂地质条件的管线大多采用抗变形性能、低温性能和抗HIC性能良好的无缝钢管。
[0004] CN100497705B公开了一种耐腐蚀性优良的高强度管线钢。虽然其中的Cr能够耐HIC,但是过高的Cr将降低延展性,导致焊接区域冷裂纹的产生。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明的目的在于提供一种具有强度高、综合性能优异的耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢及其制造工艺。
[0006] 一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,其特征在于:以质量百分比计的组分及质量百份比为:
[0007] C:0.04~0.06%,Si:0.16~0.25%,Mn:1.7~2.0%,Ni:0.06~0.15%,Cr:0.68~0.80%,Cu:0.08~0.12%,Mg:0.03~0.05%,Ti:0.018~0.025%,Ca:0.001~0.003%,W:0.003~0.005%,V:0.01~0.3%,Mo:0.4~3.8%,Al:0.03~
0.055%,O≤0.01%,P≤0.01%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质;并且其中:
0.06≤C+Ni/5+Cr/10-Mg-10W≤0.08。
[0008] 作为优选方案所述耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的各化学成分组成如下:
[0009] C:0.04~0.05%,Si:0.16~0.20%,Mn:1.7~1.8%,Ni:0.07~0.15%,Cr:0.68~0.72%,Cu:0.09~0.12%,Mg:0.04~0.05%,Ti:0.019~0.025%,Ca:0.002~
0.003%,W:0.004~0.005%,V:0.02~0.3%,Mo:0.8~3.8%,Al:0.035~0.055%,O≤0.01%,P≤0.01%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0010] 本发明一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢的制造方法工艺如下:
[0011] 本制造工艺依次经过以下步骤:铁脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH处理、板坯连铸、板坯再加热、轧制冷床冷却;连铸时控制过热度为15~20℃、拉速为1.0~1.5m/min;板坯再加热温度控制在:1180~1280℃;粗轧结束温度为1050~1150℃;精轧开始温度
850~980℃,精轧阶段总的压下率为70~82%,精轧结束温度820~920℃;终冷温度为
480~550℃,冷却速率15~30℃/s。
[0012] 与现有技术相比,本发明所述的耐SCC腐蚀管线钢具有以下有益效果:
[0013] (1)本发明所述的管线钢板C当量低,O、P、S含量低,钢质纯净;加入的贵重金属含量少,成本低;在低的条件下确保钢板淬透性,使钢板具有较高的抗拉强度屈服强度,并且焊接性能优异,具有良好的综合性能。
[0014] (2)申请人发现在本发明所述的管线钢中添加有适量的Mg、Ca和W能够有效抑制腐蚀开裂裂纹的产生和扩展,并且控制C、Ni和Cr的含量在适当范围内,能够确保所述的管线钢具有优异的抗应力腐蚀开裂和HIC腐蚀性能。

具体实施方式

[0015] 下面将结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0016] 本实施例所述的管线钢,添加微量的Mo、V等贵金属元素,而且Ni、Cr的用量较低,控制在经济适量的范围,采用了低碳、高锰的设计思路,辅之以等元素,制备得到了综合性能优异的高强钢;并且通过添加适量的Mg、W并控制Ni和Cr的含量,保证了钢材的耐候耐蚀性能,而且还具有优异的具有优异的抗应力腐蚀开裂和HIC腐蚀性能。
[0017] 本实施例所述的管线钢采用Ti、Al微合金化技术,将终冷温度控制在480~550℃,有利于确保钢材晶粒细小、组织均匀,并且消除异常组织,确保制成的无缝钢管强韧性好,综合性能优异。
[0018] 另外,由于天然气输送管线压力较大、介质复杂且有腐蚀性,而且管线的拼装环焊一般在野外进行,这不仅要求管线钢具有较高的强度,而且要求有良好的塑韧性、抗疲劳性能、抗断裂特性和耐腐蚀性能,同时还要求力学性能的改善不能够恶化钢的加工性能。高级管线钢发展的最新趋势是:高纯净、高强度、高韧性、可焊性强及高抗腐蚀性。因此,在本实施例中将O、P和S的含量都控制在0.01%以下。
[0019] 为此,本实施例所述的一种耐应力腐蚀开裂的输送天然气的管线钢,以质量百分比计的组分及质量百份比为:C:0.04~0.06%,Si:0.16~0.25%,Mn:1.7~2.0%,Ni:0.06~0.15%,Cr:0.68~0.80%,Cu:0.08~0.12%,Mg:0.03~0.05%,Ti:0.018~
0.025%,Ca:0.001~0.003%,W:0.003~0.005%,V:0.01~0.3%,Mo:0.4~3.8%,Al:0.03~0.055%,O≤0.01%,P≤0.01%,S≤0.01%,余量为Fe和不可避免的杂质;
并且其中:0.06≤C+Ni/5+Cr/10-Mg-10W≤0.08。
[0020] 上述耐SCC腐蚀管线钢的制造工艺,依次包括以下步骤:铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH处理、板坯连铸、板坯再加热、轧制、冷床冷却;连铸时控制过热度为15~20℃、拉速为1.0~1.5m/min;板坯再加热温度控制在:1180~1280℃;粗轧结束温度为1050~1150℃;精轧开始温度850~980℃,精轧阶段总的压下率为70~82%,精轧结束温度
820~920℃;终冷温度为480~550℃,冷却速率10~30℃/s。
[0021] 表1给出了实施例1~4(S1-S4)以及比较例1~4(B1-B4)所述管线钢的[0022] 化学成分。
[0023] 表1:单位:%
[0024]C Si Mn Ni Cr Cu Mg Ti Ca W V Mo Al O P S
S1 0.040 0.201.70.10 0.680.090.04 0.0190.0020.0040.020.9 0.040 0.0100.0100.002S2 0.040 0.171.8 0.12 0.700.100.04 0.0200.0020.0040.011.0 0.040 0.008 0.0060.004S3 0.050 0.171.9 0.13 0.720.110.04 0.0210.0020.0040.021.5 0.035 0.006 0.0100.002S4 0.0600.191.8 0.120.740.120.05 0.0220.0030.0050.032.0 0.040 0.004 0.080 0.001B1 0.0400.201.7 0.901.200.090.04 0.0190.0020.0040.061.9 0.040 0.010 0.010 0.002B2 0.0400.171.8 0.150.800.100.04 0.0200.0020.0040.014.2 0.0400.008 0.006 0.004B3 0.0500.171.9 1.300.700.11 0.01 0.0210.0020.0060.041.50.0350.006 0.010 0.002B4 0.0600.191.8 0.120.300.12 0.05 0.0220.0030.0050.032.80.0400.0040.080 0.001[0025] 表2给出了实施例1~4(S1-S4)以及比较例1~4(B1-B4)制备工艺中主要的轧制工艺参数。
[0026] 表2
[0027]
[0028] 表3给出了实施例1~4(S1-S4)以及比较例1~4(B1-B4)所述管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂及抗HIC性能参数,可见本实施例所述的管线钢抗拉强度为590~780MPa,屈强比为0.65~0.75,-20℃V型缺口charpy冲击试验吸收功大于280J。耐应力腐蚀开裂性能依据美国腐蚀工程协会NACE标准TM0177-199测定;CSR根据NACE TM0284-1996测定。
[0029] 表3
[0030]抗硫化物应力腐蚀开裂(应力=0.8δs) 抗HIC的CSR值
S1 168小时未开裂 0.5
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