CN104233113B - 一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管，组成元素重量成分为：C:0.02～0.12％，Si：0.17～0.35％，Mn：1.20～2.10％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu：≤0.30％，Ni：0.05～0.30％，Cr：≤0.30％，Mo：≤0.30％，Al：0.005～0.060％，Nb：0.03～0.12％，Ti：0.005～0.030％，CE≤0.40，Pcm≤0.21；其余为Fe。本发明设计科学合理，采用低碳高铌钢设计，采用热机械轧制的非调质工艺，通过对轧制生产线的改造来实现360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管。从冶金设计的思路出发，寻找一种不需要进行离线调质处理，仅通过热机械轧制便可以该品种无缝钢管的生产将可使工序成本降低约600～800人民币/吨，更重要的是可以大大释放产能，有效提高国内企业的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及海洋钻井平台，尤其是一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管。
背景技术
自升式钻井平台是应用非常广泛的海上移动式钻井平台，一般是通过三至四个可以升降的桩腿将平台支撑在目标海域的钻井位置，工作时，桩腿和桩靴插入海底底层中一定深度以支撑钻井平台并维持稳定性。360MPa以上钢级海洋工程用结构用无缝钢管通常需要在海洋低温服役环境下(-20℃以下)具有较高的冲击韧性。受到无缝钢管生产工艺类型的限制，该钢级无缝管线管无法通过热机械轧制控制(TMCP)+加速冷却(ACC)的方式到达其性能指标，通常都需要通过离线(offline)或在线(online)的热处理(淬火+回火)才能实现，这将增加无缝钢管生产的工序成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管，设计科学合理、结构简单，制造工艺简单，制造成本低。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管，其特征在于：组成元素重量成分为：C:0.02～0.12％，Si：0.17～0.35％，Mn：1.20～2.10％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu：≤0.30％，Ni：0.05～0.30％，Cr：≤0.30％，Mo：≤0.30％，Al：0.005～0.060％，Nb：0.03～0.12％，Ti：0.005～0.030％，CE≤0.40，Pcm≤0.21；其余为Fe。
而且，结构管的显微组织为细小针状铁素体组织，平均晶粒度在8级以上，屈服强度≥360MPa，抗拉强度：460～760MPa，-40℃的夏比冲击功≥46J。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计科学合理，采用低碳高铌钢设计，采用热机械轧制的非调质工艺，通过对轧制生产线的改造来实现360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管。从冶金设计的思路出发，寻找一种不需要进行离线调质处理，仅通过热机械轧制便可以该品种无缝钢管的生产将可使工序成本降低约600～800人民币/吨，更重要的是可以大大释放产能，有效提高国内企业的市场竞争力。
附图说明
图1为实例1的金相组织照片F+B+少量B，晶粒度9.0 100X；
图2为实例2的金相组织照片B+F，晶粒度8.0 100X。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管，其钢种组成元素重量成分为：C:0.02～0.12％，Si：0.17～0.35％，Mn：1.20～2.10％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu：≤0.30％，Ni：0.05～0.30％，Cr：≤0.30％，Mo：≤0.30％，Al：0.005～0.060％，Nb：0.03～0.12％，Ti：0.005～0.030％，CE≤0.40，Pcm≤0.21；其余为Fe。
采用低C高Nb微合金钢成分体系作为基础，优化再结晶控制轧制工艺，使钢管的显微组织为细小针状铁素体组织，平均晶粒度在8级以上，屈服强度≥360MPa，抗拉强度：460～760MPa，-40℃的夏比冲击功(单个值)≥46J。
采用低碳高铌钢设计，采用热机械轧制的非调质工艺，通过对轧制生产线的改造来实现360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管。
实例1
规格：273.1×12.70mm
化学成分
| 实例 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al | V | Nb | Ti | B |
| 1 | 0.04 | 0.20 | 1.87 | 0.010 | 0.006 | 0.17 | 0.09 | 0.09 | 0.03 | 0.012 | 0.005 | 0.11 | 0.002 | 0.00020 |
1)检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1280℃；
2)加热好的连铸圆管坯或圆形钢锭原料经斜轧穿孔机斜轧穿孔，将实心热原料穿制成管状毛管，穿孔温度控制为1240，穿孔变形量为3；
3)穿孔后毛管随后采用MPM连轧机组进行连续轧制，连轧温度控制在1080℃，连轧钢管变形量为1.5；
4)将连轧后荒管温度冷却到AC3温度以下5℃。随后将钢管再加热到950℃后经定径机变形后进入大冷床均匀冷却至室温。
拉伸性能
冲击性能
实例2
规格：168.3×10.0mm
化学成分
| 实例 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al | V | Nb | Ti | B |
| 2 | 0.11 | 0.21 | 1.42 | 0.010 | 0.007 | 0.18 | 0.09 | 0.08 | 0.03 | 0.010 | 0.05 | 0.03 | 0.003 | 0.00015 |
1)检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1260℃；
2)加热好的连铸圆管坯或圆形钢锭原料经斜轧穿孔机斜轧穿孔，将实心热原料穿制成管状毛管，穿孔温度控制为1220，穿孔变形量为3；
3)穿孔后毛管随后采用MPM连轧机组进行连续轧制，连轧温度控制在1050℃，连轧钢管变形量为1.2；
4)将连轧后荒管温度冷却到AC3温度以下30℃。随后将钢管再加热到950℃后经定径机变形后进入大冷床均匀冷却至室温。
拉伸性能
| 实例 | 试验温度 | 屈服强度Rt0.5 | 抗拉强度Rm | 伸长率A％ | 屈强比Y/T |
| 2 | 25 | 420 | 580 | 28 | 0.72 |
结构管的加工工序为：
⑴配料冶炼、连铸，精炼完后的钢水经过VD真空除气，喂入Ca丝进行钙处理，温度合适后上连铸平台进行连铸，连铸过程使用末端电磁搅拌；
⑵检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1250～1300℃；
⑶加热好的连铸圆管坯或圆形钢锭原料经斜轧穿孔机斜轧穿孔，将实心热原料穿制成管状毛管，穿孔温度控制为1200～1250℃，穿孔变形量为2～5；穿孔温度控制为1200～1250℃，穿孔变形量为2～5。
⑷穿孔后毛管随后采用PQF或MPM连轧机组进行连续轧制，连轧温度控制在1050～1100℃，连轧钢管变形量为1～3；连轧温度控制在1050～1100℃，连轧钢管变形量为1～3。
⑸将连轧后荒管温度冷却到AC3温度以下30～80℃，确保荒管内壁温度低于AC3温度。随后将钢管再加热到950℃后经定径机/张力减径机变形后进入大冷床均匀冷却至室温。连轧后荒管温度冷却到AC3温度以下，随后钢管经再加热炉加热到950℃。
主要创新点在于与传统离线调制热处理工艺相比，本项目采用热机械控制轧制的非调质处理工艺可以有效降低热处理工序成本，节省600～800人民币/吨，更重要的是可以大大释放产能，有效提高国内企业在国内外的市场竞争力。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (1)
1.一种360MPa以上钢级非调质海洋工程结构管，其特征在于：组成元素重量成分为：C:0.02～0.12％，Si：0.17～0.35％，Mn：1.20～2.10％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu：≤0.30％，Ni：0.05～0.30％，Cr：≤0.30％，Mo：≤0.30％，Al：0.005～0.060％，Nb：0.03～0.12％，Ti：0.005～0.030％，CE≤0.40，Pcm≤0.21；其余为Fe；
结构管的显微组织为细小针状铁素体组织，平均晶粒度在8级以上，屈服强度≥360MPa，抗拉强度：460～760MPa，-40℃的夏比冲击功≥46J；
加工工序为：
⑴配料冶炼、连铸，精炼完后的钢水经过VD真空除气，喂入Ca丝进行钙处理，温度合适后上连铸平台进行连铸，连铸过程使用末端电磁搅拌；
⑵检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1250～1300℃；
⑶加热好的连铸圆管坯或圆形钢锭原料经斜轧穿孔机斜轧穿孔，将实心热原料穿制成管状毛管，穿孔温度控制为1200～1250℃，穿孔变形量为2～5；穿孔温度控制为1200～1250℃，穿孔变形量为2～5；
⑷穿孔后毛管随后采用PQF或MPM连轧机组进行连续轧制，连轧温度控制在1050～1100℃，连轧钢管变形量为1～3；连轧温度控制在1050～1100℃，连轧钢管变形量为1～3；
⑸将连轧后荒管温度冷却到AC3温度以下30～80℃，确保荒管内壁温度低于AC3温度，随后将钢管再加热到950℃后经定径机/张力减径机变形后进入大冷床均匀冷却至室温，连轧后荒管温度冷却到AC3温度以下，随后钢管经再加热炉加热到950℃。
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