CN103741028A

CN103741028A - 低屈强比低温无缝钢管及其生产方法

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Publication number: CN103741028A
Application number: CN201310752656.4A
Authority: CN
Inventors: 郭元蓉; 胡茂会; 苏卫; 吴红; 涂露寒; 杨文明
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103741028B

Abstract

本发明公开了一种低屈强比低温无缝钢管的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质；b、将管坯轧制成无缝钢管，其中，控制轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1240℃，控制终轧温度为800～860℃。本发明的低屈强比低温无缝钢管则是由以上生产方法制得。本发明通过调整低温无缝钢管的化学成分，同时控制钢管的终轧温度的工艺来降低屈强比，不仅提高了钢管屈强比的一次合格率，同时避免了通过热处理方式来满足屈强比的要求，既提高了效率又降低了生产成本。

Description

低屈强比低温无缝钢管及其生产方法

技术领域

本发明属于无缝钢管生产技术领域，尤其涉及一种低屈强比低温无缝钢管及其生产方法。

背景技术

在石化领域，石化管对钢管材料的质量要求很高，而且根据用途要求采用不同性能特点的无缝钢管，如耐高温高压无缝钢管、抗H₂S腐蚀无缝钢管等，其中部分石化管根据服役条件，设计选用具有较高低温冲击韧性的-45℃低温无缝钢管，即要求无缝钢管不仅具有良好的常温力学性能，而且在-45℃的低温条件下具有良好的冲击性能，用于特殊工况环境时，还要限制屈强比指标。

通常低温管道用无缝钢管的屈强比大于0.72，对于特殊工况使用的低温管，设计要求低温无缝钢管的最高屈强比不大于0.72。为了满足用户的特殊需求，通常采用的工艺是通过热处理方法来调整钢管的屈服强度和抗拉强度，从而降低屈强比。由于低温钢的屈强比随化学成分、金相组份比例及晶粒度等因素波动，因此热处理前通常要进行小试样试验以确定工艺，尤其是小口径薄壁管，通常要进行几次的小试样试验和反复的热处理，才能满足其不大于0.72的屈强比要求，但一次热处理合格率低，生产效率低、生产成本高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明目的之一在于提供一种低成本、高效率的小口径低屈强比低温无缝钢管及其生产方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种低屈强比低温无缝钢管的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质；b、将管坯轧制成无缝钢管，其中，控制轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1240℃，控制终轧温度为800～860℃。

本发明的另一方面提供了一种低屈强比低温无缝钢管，所述低屈强比低温无缝钢管由上述生产方法制得。

根据本发明的低屈强比低温无缝钢管的一个实施例，所述低屈强比低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的低屈强比低温无缝钢管的另一个实施例，所述低屈强比低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C0.12％、Si0.25％、Mn1.12％、V0.03％、Ti0.02％、P0.006％、S0.005％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的低屈强比低温无缝钢管的再一个实施例，所述低屈强比低温无缝钢管的组织为铁素体和珠光体，其中铁素体含量为70～90％。

根据本发明的低屈强比低温无缝钢管的再一个实施例，所述低屈强比低温无缝钢管在常温下的屈服强度不小于335MPa、抗拉强度不小于485MPa、屈强比不大于0.72,延伸率不小于43.5％，并且-45℃的冲击功不小于212J。

与现有技术相比，本发明通过调整低温无缝钢管的化学成分，同时控制钢管的终轧温度的工艺来降低屈强比，不仅提高了钢管屈强比的一次合格率，同时避免了通过热处理方式来满足屈强比的要求，既提高了生产效率，又降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明示例1所得钢管的金相组织图。

图2为本发明示例2所得钢管的金相组织图。

图3为本发明示例3所得钢管的金相组织图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的低屈强比低温无缝钢管及其生产方法。

根据本发明的低屈强比低温无缝钢管的生产方法的示例性实施例，所述生产方法包括以下步骤：

首先，冶炼管坯。并且，该管坯的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

为了降低屈强比，本发明在一般低温钢碳含量不大于0.10%的低碳成分设计基础上，适当地增加了碳含量，以达到相对提高强度而控制屈强比的目的。其中，增加C含量可降低贝氏体转变温度，终轧后能够获得部分细化的贝氏体组织，从而提高强度，但C含量过高又会恶化钢的低温韧性，所以本发明确定的C含量范围为0.11～0.14％；Mn元素强烈增加钢的淬透性并稳定奥氏体组织，但Mn又是碳化物的形成元素和强偏析元素，不利于组织的均匀性，因此Mn含量不宜过多，本发明将Mn含量范围确定为1.05～1.20%；S、P作为钢中的有害元素，过高的S、P含量会影响钢的韧性；适量的V、Ti能够细化晶粒，提高冲击韧性，如果V、Ti含量过低起不到细化晶粒的作用，过高则管坯表面容易形成微裂纹缺陷，增加生产难度，影响产品质量。具体地，上述化学成分控制范围能够保证无缝钢管的常温拉伸性能和-45℃冲击韧性以及低的屈强比。

然后，将管坯轧制成无缝钢管。其中，控制轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1240℃，控制终轧温度为800～860℃。

对于轧制前管坯的加热温度，如果加热温度超过1240℃，不仅造成原始晶粒粗大，而且钢管的终轧温度高，轧后冷却至相变温度的时间长、奥氏体晶粒长大充分，相变重结晶后形成的铁素体晶粒相对于加热温度低的晶粒粗大，对低温冲击韧性非常不利；加热温度低于1210℃，轧制变形的负荷升高，增加工模具消耗，同时容易发生轧卡、断销等故障，影响变形过程顺利进行。轧制前的加热温度控制在1210℃～1240℃范围内，既能够保证轧管过程顺利，又可防止晶粒粗大导致低温冲击不合格的问题。

本发明所得的低屈强比低温管的组织为铁素体加珠光体，其中铁素体含量为70%～90%，其余为珠光体以及少量的贝氏体。

钢管的金相组成及晶粒度对钢管的屈服强度和低温冲击韧性有很大的影响，一般来说，钢在单相奥氏体完成变形，对冲击韧性有利；钢的变形温度越接近相变点，相变后得到的铁素体晶粒越细，有利于提高低温冲击韧性，但也同时提高屈服强度；若终轧温度过低，如完全进入两相区进行变形，除了铁素体晶粒细化提高屈服强度外，析出物也增加，并和先析出的铁素体经轧制形成变形织构，会进一步提高屈服强度，并使强度呈现各向异向，不利于屈强比控制；若终轧温度过高，相变后的铁素体晶粒细化程度不高，对低温冲击韧性不利。因此，本发明将终轧温度控制在800℃～860℃，使管坯的变形基本上在单相区的低温段完成，避免在双相区大变形，从而保证钢管既有优良的冲击韧性，又能满足屈强比不大于0.72的要求，减少需要热处理才能保证屈强比的生产工序。

本发明一方面增加碳含量，以提高钢管的抗张强度并降低屈强比，但同时会影响低温冲击性能，但是另一方面通过控制终轧温度，既降低了屈强比，又能保证低温冲击性能。

除了上述所描述的工艺步骤以外，其生产方法还可以包括如钢水冶炼、连铸、穿孔、酸洗、切断、矫直、检验等常规步骤，本发明不限于此。例如，具体的工艺流程为电炉/转炉冶炼→连铸成管坯→坯料切断→加热→穿孔→去除毛管内表面氧化铁皮→轧制→冷床冷却→排管锯切断→矫直机矫直→吹灰→取样→水压试验→检查→包装入库→出厂。

本发明的低屈强比低温无缝钢管则是采用上述生产方法制得。根据本发明的一个实施例，低屈强比低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

进一步的，为了使钢管的纯净度更高，-45℃的低温冲击性能更好，优选地，低屈强比低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C0.12％、Si0.25％、Mn1.12％、V0.03％、Ti0.018％、P0.006％、S0.005％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

下面将结合具体示例来详细说明本发明。

a、冶炼管坯

通过冶炼和连铸，得到示例1至3的管坯。示例1至3的管坯的化学成分如表1所示。

表1示例1至3的管坯的化学成分（wt%）

示例	C	Si	Mn	P	S	V	Ti
								1	0.11	0.25	1.20	0.010	0.003	0.02	0.025
2	0.13	0.17	1.12	0.008	0.008	0.03	0.020
								3	0.14	0.37	1.05	0.006	0.005	0.05	0.015

在冶炼、炉外精炼、浇铸过程中，严格按照规范进行操作，使钢的化学成分均匀，以确保钢管的性能。

b、轧制成无缝钢管

轧制过程中控制管坯加热温度、终轧温度等各种工艺参数，以满足钢管性能指标。主要工艺参数如下：

环形炉炉温必须保证出炉管坯温度为1210～1240℃。

控制终轧钢管表面温度为800～860℃。

c、钢管性能检测

根据示例1至3制得的无缝钢管的性能检测结果见表2，并且示例1至3所得无缝钢管的金相组织如图1至图3所示。

表2示例1至3的无缝钢管的常温拉伸性能及低温冲击性能

根据图1至图3，其中，示例1中无缝钢管的金相组织为：铁素体90％+珠光体10％，F晶粒度为7.0级；示例2中无缝钢管的金相组织为：铁素体85％+珠光体15％，F晶粒度为8.0级；示例3中无缝钢管的金相组织为：铁素体75％+珠光体25％，F晶粒度为8.5级，则根据本发明的生产方法所制得的无缝钢管的组织符合要求。

从表2可以看出，根据本发明的生产方法所制得的无缝钢管的性能稳定，完全满足低屈强比低温无缝钢管产品的力学性能和-45℃低温冲击性能的要求。具体来讲，本发明的低温无缝钢管在常温下的屈服强度不小于335MPa、抗拉强度不小于485MPa、屈强比不大于0.72，延伸率不小于43.5%并且-45℃的冲击功不小于212J。

综上所述，本发明通过调整化学成分，控制终轧温度即可满足屈强比不大于0.72的低温无缝钢管的力学性能和-45℃冲击性能的技术要求。本发明优化了目前需通过热处理的方式才能满足屈强比不大于0.72的低温无缝钢管的生产工艺，提高生产效率，降低生产成本，满足了用户的需求。

Claims

1.一种低屈强比低温无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：

a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质；

b、将管坯轧制成无缝钢管，其中，控制轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1240℃，控制终轧温度为800～860℃。

2.一种低屈强比低温无缝钢管，其特征在于，所述低屈强比低温无缝钢管由权利要求1所述的生产方法制得。

3.根据权利要求2所述的低屈强比低温无缝钢管，其特征在于，所述低屈强比低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C0.11～0.14％、Si0.17～0.35％、Mn1.05～1.20％、V0.02～0.05％、Ti0.015～0.025％、P≤0.010％、S≤0.008％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的低屈强比低温无缝钢管，其特征在于，所述低屈强比低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C0.12％、Si0.25％、Mn1.12％、V0.03％、Ti0.02％、P0.006％、S0.005％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

5.根据权利要求2所述的低屈强比低温无缝钢管，其特征在于，所述低屈强比低温无缝钢管的组织为铁素体和珠光体，其中铁素体含量为70～90％。

6.根据权利要求2所述的低屈强比低温无缝钢管，其特征在于，所述低屈强比低温无缝钢管在常温下的屈服强度不小于335MPa、抗拉强度不小于485MPa、屈强比不大于0.72、延伸率不小于43.5％，并且-45℃的冲击功不小于212J。