CN104438334B - 中口径9Ni低温用无缝钢管及生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种中口径9Ni低温用无缝钢管及生产方法，无缝钢管成分以质量%计，具体有：C：0.06≤、Si：0.13～0.28、Mn：0.40～0.70、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：8.70～9.30、Mo：0.03～0.07、Al：0.010～0.040，其余部分为Fe及不可避免的杂质。所述的无缝钢管采用MPM限动芯棒连轧工艺生产，它包括：管坯检验→管坯下料→环形炉加热→锥型辊穿孔机穿孔→吹硼砂→MPM限动芯棒连轧机轧管→脱管机→步进炉再加热→高压水除鳞→定径→冷床冷却→管排锯锯切→矫直→漏磁探伤→人工检验及修磨→热处理→矫直→钢管内外表面修磨处理→超声波探伤→人工复检→清洁、标识、包装→入库。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业无缝钢管生产领域，具体涉及一种利用MPM限动芯棒连轧工艺生产的中口径9Ni低温用无缝钢管。
背景技术
9Ni低温用钢由于具有优良的机械性能和良好的低温韧性，广泛应用于液化天然气的存储和运输。此牌号的无缝钢管使用设计温度为-158～-162℃的低温环境，且工作压力在0.5～29N/mm2的压力下，其工作状态为高压和低温，在其工作环境下其表面承受着压应力、内外表产生巨大的热应力。因此，对9Ni的使用性能要求非常高，要求此牌号的钢种即要有良好的机械性能又要有优良的低温韧性。目前，使用的中口径9Ni低温用钢管大多为焊管，即用板材焊接而成，采用焊接工艺生产9Ni低温用钢管对焊接工艺要求非常高，相应的生产成本也高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用MPM限动芯棒连轧工艺生产的中口径9Ni低温用无缝钢管。
本发明的技术方案是：一种中口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有：C：≤0.06、Si：0.13～0.28、Mn：0.40～0.70、P：≤0.010、S：≤0.003、Ni：8.70～9.30、Mo：0.03～0.07、Al：0.010～0.040，其余部分为Fe及不可避免的杂质。
9Ni钢的超低温钢要求P、S含量特别低，以减少其脆性倾向，其成分中除了含有碳钢基本成分Fe、C、Si、Mn外，主要含有较高的Ni元素。具体的化学成分设计。
Ni为奥氏体稳定元素，尤其是对材料在低温下的稳定性至关重要，Ni降低韧脆转变温度的能力仅次于N，是金属元素中最好的降低韧脆转变温度元素，Ni有利于提高材料的淬透性和强度，同时还能提高材料的低温塑性。
Mn是奥氏体稳定元素，同时也是基体强化元素，可以通过沉淀强化来提高强度，Mn还可以提高材料的淬透性，过低则强度达不到要求，过高则影响材料的韧性，而且Si、Mn以一定比例存在于钢中，还有利于抑制彼此偏聚。
Si在炼钢过程中是脱氧元素，对降低9Ni钢中有害元素0含量非常重要，Si同时可以提高强度，Si除了和Mn按一定比例存在于钢中抑制M偏聚外，Si还可以抑制P在晶界偏聚。
C可以通过间隙固溶提高强度，但C过多对焊接热影响区低温韧性有害，因此在保证强度的前提下，C应该越低越好。
S易与金属元素Mn形成析出物MnS，降低低温韧性，P容易在晶界偏聚，降低晶界抗裂纹扩展能力，降低低温韧性，因此S、P都是对低温韧性有害的元素，应控制在最低限度。
0、N与A1容易形成高溶点析出物A1203和A1N，而且析出物直径较大，能达到几微米，在析出物附近容易造成应力集中而成为裂纹源，严重影响基体的低温韧性，应尽量减少这几种元素含量。
Mo、W可以提高淬透性，从而提高材料的强度。
本发明还提供了一种利用MPM限动芯棒连轧工艺制造中口径9Ni低温用无缝钢管的方法，它包括：管坯检验→管坯下料→环形炉加热→锥型辊穿孔机穿孔→吹硼砂→MPM限动芯棒连轧机轧管→脱管机→步进炉再加热→高压水除鳞→定径→冷床冷却→管排锯锯切→矫直→漏磁探伤→人工检验及修磨→热处理→矫直→钢管内外表面修磨处理→超声波探伤→人工复检→清洁、标识、包装→入库。
其中钢坯加热、轧管及调质处理的具体步骤如下：
A、钢坯加热分预热、加热、均热过程；预热温度随炉温，时间≥180min；加热分为五段：加热一段温度960℃±10℃、时间20～30min，加热二段温度1170℃±10℃、时间30～40min，加热三段温度1240℃±10℃、时间30～40 min，加热四段温度1270℃±10℃、时间30～40 min，加热五段温度1265℃±10℃、时间30～40 min；均热段温度1260℃±10℃、时间30～40 min。
B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MPM限动芯棒连轧管机组轧制， MPM限动芯棒连轧管机组在Φ139.7～Φ368mm外径范围内，轧制壁厚在6～40mm时，芯棒限动速度为0.6～1.5m/s，1#轧辊电机转速在300～900rpm之间，2#轧辊电机转速在300～900rpm之间，3#轧辊电机转速在300～900rpm之间，4#轧辊电机转速在300～900rpm之间，5#轧辊电机转速在300～900rpm之间，以保证中口径钢管的成形。
C、调质处理时的淬火温度：790℃～810℃，淬火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，回火温度：570℃～590℃，回火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MPM限动芯棒连轧管机组轧制，在保证使用坯料无任何质量问题和足够的轧制比的前提下，可以保证钢管既有良好的性能又有足够的产量。
2、通过孔型和轧制参数的设计，从而使该中口径低温用管实现批量生产。
3、生产的钢管具有较高的强韧性，优良的低温性能，且综合性能优异，其成品无缝钢管完全可以取代同级别焊管。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
具体实施方式
一种中口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有： C：0.05、Si：0.26、Mn：0.63、P：0.006、S：0.0029、Al：0.04、Mo：0.063、Ni：9.24，其余部分为Fe及不可避免的杂质。
所述的中口径9Ni低温用无缝钢管采用MPM限动芯棒连轧工艺生产，它包括：管坯检验→管坯下料→环形炉加热→锥型辊穿孔机穿孔→吹硼砂→MPM限动芯棒连轧机轧管→脱管机→步进炉再加热→高压水除鳞→定径→冷床冷却→管排锯锯切→矫直→漏磁探伤→人工检验及修磨→热处理→矫直→钢管内外表面修磨处理→超声波探伤→人工复检→清洁、标识、包装→入库。
其中钢坯加热、轧管及调质处理的具体步骤如下：
A、钢坯加热分预热、加热、均热过程；预热温度随炉温，时间220min；加热分为五段：加热一段温度960℃±10℃、时间20～30min，加热二段温度1170℃±10℃、时间30～40min，加热三段温度1240℃±10℃、时间30～40 min，加热四段温度1270℃±10℃、时间30～40 min，加热五段温度1265℃±10℃、时间30～40 min；均热段温度1260℃±10℃、时间30～40 min。
B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MPM限动芯棒连轧管机组轧制， MPM限动芯棒连轧管机组在Φ139.7～Φ368mm外径范围内，轧制壁厚为6～40mm，芯棒限动速度为1.1m/s，1#轧辊电机转速为680rpm，2#轧辊电机转速为680rpm，3#轧辊电机转速为430rpm，4#轧辊电机转速为420rpm，5#轧辊电机转速为410rpm，以保证中口径钢管的成形。
C、调质处理时的淬火温度：790℃～810℃，淬火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制；回火温度：570℃～590℃，回火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制。
采用本发明设计的化学成分的坯料，利用MPM限动芯棒连轧工艺生产，对生产出来的中口径9Ni低温用无缝钢管随机取样进行分析，实物尺寸及室温力学性能结果如表1所示：
表1 实物尺寸及标准下的力学性能
从表1可以看出，本发明提供的中口径9Ni低温用无缝钢管具有较高的强度和优良的低温韧性，综合性能优良，其各项性能指标均达到相关标准要求。
Claims (1)
1.一种中口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有：C：≤0.06、Si：0.13～0.28、Mn：0.40～0.70、P：≤0.010、S：≤0.003、Ni：8.70～9.30、Mo：0.03～0.07、Al：0.010～0.040，其余部分为Fe及不可避免的杂质；
其特征是：所述的无缝钢管采用MPM限动芯棒连轧工艺生产，它包括：管坯检验→管坯下料→环形炉加热→锥型辊穿孔机穿孔→吹硼砂→MPM限动芯棒连轧机轧管→脱管机→步进炉再加热→高压水除鳞→定径→冷床冷却→管排锯锯切→矫直→漏磁探伤→人工检验及修磨→热处理→矫直→钢管内外表面修磨处理→超声波探伤→人工复检→清洁、标识、包装→入库；
其中钢坯加热、轧管及调质处理的具体步骤如下：
A、钢坯加热分预热、加热、均热过程；预热温度随炉温，时间≥180min；加热分为五段：加热一段温度960℃±10℃、时间20～30min，加热二段温度1170℃±10℃、时间30～40min，加热三段温度1240℃±10℃、时间30～40 min，加热四段温度1270℃±10℃、时间30～40 min，加热五段温度1265℃±10℃、时间30～40 min；均热段温度1260℃±10℃、时间30～40 min；
B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MPM限动芯棒连轧管机组轧制， MPM限动芯棒连轧管机组在Φ139.7～Φ368mm外径范围内，轧制壁厚在6～40mm时，芯棒限动速度为0.6～1.5m/s，1#轧辊电机转速在300～900rpm之间，2#轧辊电机转速在300～900rpm之间，3#轧辊电机转速在300～900rpm之间，4#轧辊电机转速在300～900rpm之间，5#轧辊电机转速在300～900rpm之间，以保证中口径钢管的成形；
C、调质处理时的淬火温度：790℃～810℃，淬火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，回火温度：570℃～590℃，回火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制。
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