CN103789631A - 一种长距离输送管线用钢管材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种长距离输送管线用钢管材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C 0.05-0.07、Si 0.1-0.3、Mn 1.6-1.8、Cu 0.2-0.4、Al 0.2-0.4、Ti 0.3-0.5、Zn 0.01-0.03、Mg 0.01-0.03、Be 0.02-0.04、P≤0.015、S≤0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。本发明钢管材料添加了Al、Ti等元素，使得材料组织致密，晶粒细，提高了强度和韧性，还具有良好的耐腐蚀性，焊接性能好；通过合理控制热处理温度，提高了钢管材料的综合力学性能，提高了安全系数；该钢管材料能够满足长距离输送管线要求。

Description

一种长距离输送管线用钢管材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种长距离输送管线用钢管材料及其制备方法。
背景技术
钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。
随着生产技术不断进步，人民生活水平的提高，对钢管的质量要求越来越高，不但要求有更高的强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、耐高温、弹性好、抗弯曲、耐冲击、好的韧性、不易发生裂纹，提高安全性能，而且还需要有良好的加工性，降低经济成本，提高产品的竞争力，还需要进一步提高钢管的质量，尤其是针对不同用途研发不同性能的钢管材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长距离输送管线用钢管材料及其制备方法，该钢管材料强度高、韧性好、耐腐蚀性好、焊接性能好。
本发明的技术方案如下：
一种长距离输送管线用钢管材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C 0.05-0.07、Si0.1-0.3、Mn1.6-1.8、Cu0.2-0.4、Al0.2-0.4、Ti0.3-0.5、Zn0.01-0.03、Mg0.01-0.03、Be0.02-0.04、P ≤ 0.015、S ≤ 0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的长距离输送管线用钢管材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
（2）合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放;合金块的成分和投放顺序为（1）Si、Zn、Fe；（2）Cu、Mg、Fe；（3）Mn、Al；（4）其他合金元素和Fe；投放间隔的时间为23-25分钟，投放后吹氩搅拌均匀；
（3）加热穿孔，将所述坯料加热至1170-1180℃下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7%；
（4）热处理。
所述的热处理是：将管坯以21-23℃/s速度加热到820-830℃，保温30-40分钟，再以24-26℃/s速度加热到1000-1020℃，保温6-8分钟，再以270-280℃/小时速度降温到50-70℃；再以21-23℃/s速度加热到630-650℃，保温30-40分钟，再以24-26℃/s速度加热到910-930℃，保温1-1.5小时，再以220-240℃/s速度喷淋降温到320-330℃，再以190-200℃/s速度喷淋降温到70-90℃；再以21-23℃/s速度加热到560-570℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2-4、膨胀石墨4-6；制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.7-1Kpa下压制成坯，然后，在1210-1240℃下煅烧1-2小时，冷却后，再粉碎成100-200目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
本发明的有益效果
本发明钢管材料添加了Al、Ti等元素，使得材料组织致密，晶粒细，提高了强度和韧性，还具有良好的耐腐蚀性，焊接性能好；通过合理控制热处理温度，提高了钢管材料的综合力学性能，提高了安全系数；该钢管材料能够满足长距离输送管线要求；本发明精炼剂能与钢液进行充分物化反应，达到脱氧、脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的，提高钢的纯净度，金属收得率和钢管成材率得到提高。
具体实施方式
一种长距离输送管线用钢管材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C 0.05-0.07、Si0.1-0.3、Mn1.6-1.8、Cu0.2-0.4、Al0.2-0.4、Ti0.3-0.5、Zn0.01-0.03、Mg0.01-0.03、Be0.02-0.04、P ≤ 0.015、S ≤ 0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的长距离输送管线用钢管材料的生产方法，包括以下步骤：
（1）将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
（2）合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放;合金块的成分和投放顺序为（1）Si、Zn、Fe；（2）Cu、Mg、Fe；（3）Mn、Al；（4）其他合金元素和Fe；投放间隔的时间为24分钟，投放后吹氩搅拌均匀；
（3）加热穿孔，将所述坯料加热至1175℃下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7%；
（4）热处理。
所述的热处理是：将管坯以22℃/s速度加热到825℃，保温35分钟，再以25℃/s速度加热到1010℃，保温7分钟，再以275℃/小时速度降温到60℃；再以22℃/s速度加热到640℃，保温35分钟，再以25℃/s速度加热到920℃，保温1.3小时，再以230℃/s速度喷淋降温到325℃，再以195℃/s速度喷淋降温到80℃；再以22℃/s速度加热到565℃，保温2.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份（公斤）的原料制成：废铁粉末22、纳米二氧化钛0.7、纳米云母粉0.8、独居石4、氧化钡3、氧化钙7、三氧化二铬3、膨胀石墨5；制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.8Kpa下压制成坯，然后，在1230℃下煅烧1.5小时，冷却后，再粉碎成150目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
采用本实施例的长距离输送管线用钢管材料制成壁厚为4.2mm的钢管，可以承受20Mpa 以上的压力而不爆管，屈服强度785MPa，抗拉强度在854MPa，硬度（HV）237，冲击吸收功50J，冲击韧性62J/cm2，延伸率15.8％。

Claims (4)

1.一种长距离输送管线用钢管材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C 0.05-0.07、Si0.1-0.3、Mn1.6-1.8、Cu0.2-0.4、Al0.2-0.4、Ti0.3-0.5、Zn0.01-0.03、Mg0.01-0.03、Be0.02-0.04、P ≤ 0.015、S ≤ 0.006、余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的长距离输送管线用钢管材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将生铁送入炉中加精炼剂进行一次精炼、添加合金成分、加精炼剂进行二次精炼、测并调整化学元素成分含量至合格，真空脱气、连铸圆管坯，再进行退火处理，制得坯料；
（2）合金化过程中首先将合金与生铁铸成合金块，再分批投放;合金块的成分和投放顺序为（1）Si、Zn、Fe；（2）Cu、Mg、Fe；（3）Mn、Al；（4）其他合金元素和Fe；投放间隔的时间为23-25分钟，投放后吹氩搅拌均匀；
（3）加热穿孔，将所述坯料加热至1170-1180℃下穿孔，得到管坯，并且控制穿孔偏心率小于7%；
（4）热处理。
3.根据权利要求2所述的长距离输送管线用钢管材料的生产方法，其特征在于：所述的热处理是：将管坯以21-23℃/s速度加热到820-830℃，保温30-40分钟，再以24-26℃/s速度加热到1000-1020℃，保温6-8分钟，再以270-280℃/小时速度降温到50-70℃；再以21-23℃/s速度加热到630-650℃，保温30-40分钟，再以24-26℃/s速度加热到910-930℃，保温1-1.5小时，再以220-240℃/s速度喷淋降温到320-330℃，再以190-200℃/s速度喷淋降温到70-90℃；再以21-23℃/s速度加热到560-570℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的长距离输送管线用钢管材料的生产方法，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：废铁粉末20-24、纳米二氧化钛0.5-1、纳米云母粉0.5-1、独居石3-5、氧化钡2-4、氧化钙6-8、三氧化二铬2-4、膨胀石墨4-6；制备方法是将独居石粉碎，与废铁粉末加热至熔融状态，加入独居石、氧化钡、氧化钙、三氧化二铬、膨胀石墨搅拌均匀，在真空中脱气；将所得粉末在0.7-1Kpa下压制成坯，然后，在1210-1240℃下煅烧1-2小时，冷却后，再粉碎成100-200目粉末，与其他剩余成分混合均匀，即得。
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