CN104451440A - 一种具有高塑性x70厚壁深海管线用直缝埋弧焊管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高塑性X70钢级厚壁深海管线用直缝埋弧焊管及其制造方法，按照质量百分比，C 0.04％～0.07％，Si 0.20％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni 0.10％～0.30％，Cr 0.10％～0.30％，Cu≤0.35％，Mo 0.10％～0.30％，Nb 0.04％～0.07％，V≤0.06％，Ti≤0.02％，Al≤0.04％，N≤0.005％，B≤0.0005％，Al/N≥3，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明解决了深海环境对深海油气输送管道在抗压溃、高塑性、耐疲劳、耐海水腐蚀及高尺寸精度等方面的特殊要求。

Description

一种具有高塑性X70厚壁深海管线用直缝埋弧焊管及其制造方法

技术领域：

本发明属于海洋油气勘探开发领域，涉及一种深海油气输送管线用高强度高塑性厚壁直缝埋弧焊管及其制造方法，尤其是一种具有高强度、高塑性及优良低温韧性的低屈强比X70钢级高强厚壁直缝埋弧焊接钢管及其制造方法，满足深海油气输送管道服役工况对钢管在高塑性、高强度、强韧性、抗腐蚀、高尺寸精度及高压压溃等高可靠性方面的要求，适用于深海油气输送管线用厚壁直缝埋弧焊接钢管的生产。

背景技术：

海洋油气储量丰富，资源开发向海洋、尤其是深海进军已成必然趋势。近年来世界石油勘探重点已由陆地转向海洋，由浅海转向深海，深海油气勘探开发技术已成为当前全球能源领域研究的热点问题。海底管道作为海上油气田开发与生产的不可或缺的生命线工程，随着能源开发逐渐从陆地走向海洋甚至深海，深海管道用的钢管正向厚壁、高性能、高钢级、大壁厚和高尺寸精度、抗腐蚀方向发展。具有可靠性高、强度高、韧性好、焊接性良好、抗腐蚀和高塑性等性能的厚壁管线钢管开发是亟待解决的一个重要问题。

深海环境十分复杂，海底管道对管线钢材料、管道焊接、施工、维护等提出了比陆上更高的要求。因此，深海用管线钢的强度、韧性、抗压性能、耐腐蚀性能、尺寸精度等指标相比陆地管线都有着严格的要求。由DNV-OS-F101海底管线标准可知，为了满足深海管线的施工安全，海底管线不仅要求钢管的横向强度，同时还要求纵向强度。水深大于2100m后，深海的环境更恶劣，对管线的各项性能要求也更高。随着铺设深度的增加，海底管线的抗压溃性愈来愈重要，钢管的壁厚和钢管的尺寸圆度的要求更加严格，同时钢管的口径与钢管壁厚的比值(D/t)减小，小直径和厚壁化已成为深海管线钢管的主要特点。深海温度低、压力大，对钢管的断裂韧性要求更高。深海溶氧量增加，海水、海泥和海底微生物造成钢管腐蚀行为更加复杂；对H₂S和CO₂含量的油气介质来说，在深海管道高压输送条件 下，腐蚀将加剧。受深海浪涌、洋流的影响，钢管应具有良好的纵向强韧性、塑性以及抗疲劳能力。同时，在管材屈服强度的提高同时还应考虑高塑性、低屈强比和可焊性等方面的要求。

深水油气田的开发正成为世界石油工业的主要增长点，深海管线用钢管开发的重要意义日益凸显。我国南海石油储量非常丰富，其中有75％面积处在深水。我国海洋油气勘探开发用管材研究开发起步较晚，基本不掌握深海管材的制造技术，产品大多依赖进口，深海管材成为制约我国海洋油气勘探开发的关键技术之一。随着我国海洋石油开发逐渐走向深水，深海管线用钢的研发和国产化迫在眉睫，国内钢厂及制管企业已正在逐渐投入到海底管线钢及钢管的研发当中。

中国专利CN201010291517.2提及了一种低温韧性优异的厚规格海底管线用热轧钢板及其生产方法，该发明主要涉及的是一种具有优异低温韧性的厚度28mm以上海底管线用热轧钢板的制造方法。专利CN200910153710.7提及了一种采用高频感应焊制造海底管线钢管的制造方法，该专利涉及的是一种高频感应焊接钢管的制造。专利CN201210017093.X提及了一种深海用X70级大口径厚壁无缝管及其制造方法，该发明专利涉及的是一种厚壁无缝钢管制造。专利CN201310478954.9提及了一种高强度中口径厚壁海底管线管及其制造方法,该发明采用的管线钢板材组织以针状铁素体为主，涉及的是一种壁厚为31.8mm中口径直缝钢管的制造。以上相关专利所涉及的海底管线钢及钢管的最高钢级为X70，最大口径为Φ765.2mm，壁厚最大为31.8mm；钢管实物性能未能同时满足管体屈服强度为485～585MPa，抗拉强度为570～760MPa,延伸率≥50％，屈强比≤0.82，均匀延伸率≥8％的高塑性技术指标要求。以上专利均未涉及到与本发明专利采用相同管线钢成分及组织、制管工艺方法及工艺参数，具有相同高塑性性能的钢级为X70、壁厚≥36.5mm的深海管线用厚壁直缝埋弧焊管及其制造方法。

本发明专利涉及到一种具有高塑性低屈强比X70钢级36.5mm厚壁直缝埋弧焊管用低C高Mn和Nb、Ti等微合金化成分及多边形铁素体+贝氏体双相组织的管线钢板材，具有小径厚比(D/t)的Φ914×36.5mm X70钢级厚壁JCOE直缝埋弧焊管的制管工艺及X7036.5mm厚壁管线钢管的多丝埋弧焊接工艺技术，具有管体屈服强度为485～585MPa，抗拉强度为570～760MPa,延伸率≥50％，屈强比 ≤0.82，均匀延伸率≥8％的高强度、高塑性、低屈强比的深海管线用X70钢级厚壁埋弧焊管，满足深海环境对深海油气输送管道在高塑性、高强度、强韧性、抗腐蚀、高尺寸精度及高压压溃等方面的特殊要求，综合性能优异，可靠性高。

发明内容：

本发明的目的在于针对深海环境对深海油气输送管道在高塑性、高强度、强韧性、抗腐蚀、高尺寸精度及高压压溃等方面的特殊要求，提出一种具有高塑性低屈强比深海管线用X70厚壁直缝埋弧焊管及其制造方法，其通过特殊的合金化设计的管线钢板材成分及组织设计，采用JCOE直缝埋弧焊管的制管工艺及多丝埋弧焊接工艺技术，制造出具有优良低温韧性和高塑性低屈强比的X70钢级大壁厚直缝埋弧焊管，管体屈服强度为485～585MPa，抗拉强度为570～760MPa，延伸率≥50％，屈强比≤0.82，均匀延伸率≥8％。有效地解决了海洋技术领域深海油气管线用高等级管线钢高塑性及强韧性的控制问题，使得深海管线用X70厚壁管线钢管在高强度、高塑性、高韧性和优良低温抗动态撕裂能力等方面的综合性能达到良好匹配。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是采用如下的具体工艺步骤：

一种具有高塑性X70钢级厚壁深海管线用直缝埋弧焊管，所述直缝埋弧焊管由管线钢钢板制造，按照质量百分比，所述管线钢的化学成分为：C 0.04％～0.07％，Si 0.20％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni 0.10％～0.30％，Cr 0.10％～0.30％，Cu≤0.35％，Mo 0.10％～0.30％，Nb0.04％～0.07％，V≤0.06％，Ti≤0.02％，Al≤0.04％，N≤0.005％，B≤0.0005％，Al/N≥3，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为铁和不可避免的杂质，所述管线钢的冷裂纹系数Pcm≤0.20。

所述直缝埋弧焊管为JCOE直缝埋弧焊接钢管，钢管钢级为X70，壁厚为36.5mm,管材组织包括多边形铁素体和贝氏体组织。

所述直缝埋弧焊管的制造工艺，包括：焊接引息弧板、铣边、预弯边、JCO成型、合缝及预焊、内焊、外焊、第一次超声波检查、第一次X射线检查、机械扩径、水压试验、倒棱、坡口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、管端磁粉检查、矫直和外观质量检查。

所述直缝埋弧焊管是利用JCO成型方式制造管径为Φ914mm、壁厚为36.5mm的X70钢级直缝埋弧焊管，首先利用JCO成型机将预弯后的钢板的一半经多次步压制，压制成“J”形，再将钢板的另一半进行相同步进次数压制，压制成“C”形，最后在整个钢板的中间压制一次使其形成开口的“O”形；上述压制工艺中，采用的压制次数为19次，步长为130mm，每次压下量在1.0mm～3.0mm。

所述内焊采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；内焊焊接工艺参数为：第一丝电流1100～1200A、电压32～34V，第二丝电流950～1050A、电压33～35V，第三丝电流850～950A、电压35～37V，第四丝电流750～850A、电压37～39V，焊丝间距为18～20mm，焊接速度为120～140cm/min。

所述外焊采用五丝埋弧焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至五丝为交流；外焊焊接工艺参数为：第一丝电流1150～1250A、电压32～34V，第二丝电流950～1050A、电压33～35V，第三丝电流850～950A、电压35～37V，第四丝电流800～900A、电压36～38V，第五丝电流700～850A、电压37～39V，焊丝间距为16～18mm，焊接速度为120～140cm/min。

所述对机械扩径是对钢管全长进行扩径，扩径率为0.5％～1.2％。

所述直缝埋弧焊管管体屈服强度为485～585MPa，抗拉强度为570～760MPa,延伸率≥50％，屈强比≤0.82，均匀延伸率≥8％。

本发明采用TMCP工艺制造的X70钢级36.5mm厚壁热轧钢板，按照质量百分比，化学成分为C 0.04％～0.07％，Si 0.20％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni 0.10％～0.30％，Cr 0.10％～0.30％，Cu≤0.35％，Mo 0.10％～0.30％，Nb 0.04％～0.07％，V≤0.06％，Ti≤0.02％，Al≤0.04％，N≤0.005％，B≤0.0005％，Al/N≥3，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为铁和不可避免的杂质，其冷裂纹系数Pcm≤0.20。本发明的直缝埋弧焊管所采用的管线钢板材成分是以低C、高Mn，通过加入微量Nb，Ti，B等微合金元素、少量Mo，Cr及Cu，Ni合金元素，结合厚壁管线钢板材控轧控冷工艺，使钢板在全壁厚上获得多边形铁素体+贝氏体双相组织，以保证X70厚壁管线钢板材具有优良的抗应变性能和优良的低温韧性，最终实现制管后钢管具有高塑性。

以下对本发明的直缝埋弧焊管所采用的管线钢板材中所含基本元素的作用及其用量的选择进行具体分析说明:

碳(C)：C对材料的强度、低温韧性、焊接性能都起着重要的作用。碳含量控制的过低(一般低于0.025％)，则不能够保证强度，含量过高时(一般高于0.10％)，则焊接性能和低温韧性较难控制。本技术方案中，碳含量选择在0.04％～0.07％，能够保证钢中一定的贝氏体含量，保证一定的强度、韧性及延展率。

硅(Si)：Si可以扩大α-γ区，使得临界区处的温度范围加宽。同时硅是炼钢脱氧的必要元素，可以增加材料的强度，但损害材料的低温韧性及焊接性能，因此硅的含量应控制在Si 0.20％～0.35％的范围内。

锰(Mn)：Mn元素是典型的奥氏体稳定化元素，能够提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，在低碳条件下对于提高材料的强度有着显著的作用，因此当对X70高强度管线钢，Mn的含量不宜低于1.4％。且Mn的价格相对低廉，是相对重要的一种合金元素。但过量的锰不但使得连铸过程较难控制，而且容易与P,S等元素形成偏析，严重恶化材料的冲击性能及焊接性能。因此本技术方案中Mn含量定在1.40％～1.70％。

硫(S)、磷(P)：S、P是钢中不可避免的杂质元素，希望越低越好。通过超低硫(小于30ppm)及Ca处理对硫化物进行夹杂物形态控制，可使管线钢具有高的韧性。本发明中控制S≤0.003％，P≤0.015％。

铌(Nb)：Nb是控轧控冷钢中的重要元素，Nb的加入能够阻止奥氏体变形后的再结晶，提高奥氏体再结晶温度。对于双相钢而言，Nb可显著抑制铁素体转变，随着冷速的增加，Nb的抑制作用增强，铁素体晶粒尺寸明显细化。一定量的Nb能与Mo复合促进针状铁素体的形成。因此Nb的含量控制在0.04％～0.07％。

镍(Ni)：Ni是一种提高钢板强度和低温韧性的元素，Ni作为一种奥氏体稳定元素，同时，还可以降低含铜钢中铜脆现象的产生，对于深海管线用钢，可以提高钢板的耐腐蚀性。但是，Ni作为一种贵重金属，其含量范围应控制在0.10％～0.30％，有利于达到最优的性价比。

铜(Cu)：Cu也是一种奥氏体稳定元素，可以提高钢板的淬透性和耐腐蚀性。但是过高含量的铜容易使钢产生铜脆现象，恶化钢板的表面性能。因此，本技术方案中Cu的含量控制在0.35％以下。

铬(Cr)：Cr可显著提高钢的淬透性，推迟珠光体转变，同时促进了C向奥氏体扩散，并可降低铁素体的屈服强度，有利于获得低屈强比的双相钢。本发明中Cr的含量控制在0.10％～0.30％。

钼(Mo)：Mo能显著提高钢板的抗拉强度，对于在临界区加热时所形成的奥氏体的淬透性有良好的影响，有助于微细贝氏体的形成。但含量过高，不仅增加了生产成本，而且降低了材料的焊接性能。因此Mo的添加范围选择在0.10％～0.30％。

钛(Ti),铝(Al)：Ti,Al主要作用是固氮和完全脱氧。Ti/N在3～4之间为最佳。Ti的含量过高，固氮效果达到饱和，过剩的Ti会使材料的韧性下降。Al作为AlN存在可有效的脱氧，但含量过高当脱氧效果达到饱和时，会损害钢的低温韧性及冲击性。

硼(B)：B在钢中的作用是提高钢的淬透性，一般加入量较少(0.0003～0.0050％)。也可以提高钢的高温强度，强化晶界的作用。本发明中控制B≤0.0005％。

氮(N)：N是钢种不可避免的杂质元素，一般控制在0.0l％以下。本发明中控制N≤0.0050％。

本发明通过采用JCOE制管工艺技术及多丝埋弧焊接工艺技术进行X70钢级Φ914×36.5mm厚壁小径厚比JCOE直缝埋弧焊管制造，扩径率为0.5％～1.2％，制管后钢管管体具有高塑性、低屈强比、高均匀延伸率，焊接接头韧性良好，同时钢管外观几何尺寸精度得到有效控制。

本发明取得的技术进步是：

(1)本发明通过对高塑性X70钢级36.5mm厚壁深海管线用直缝埋弧焊管所用管线钢板材合金成分设计及显微组织控制，使钢板具有高强度、高韧性、高均匀延伸率、低屈强比、高应力比及较窄的强度区间等特点的X70高强度管线钢，以保证制管后对钢管管体强度、韧性、耐腐蚀性能的要求，同时满足钢管管体具有低屈强比、高均匀延伸率的要求。

(2)本发明解决了X70钢级、管径为Φ914mm、壁厚为36.5mm的高强度高塑性高韧性小径厚比厚壁JCOE直缝埋弧焊管制造中成型控制、焊缝性能、几何精度难以满足技术要求的问题。本发明采用JCO成型，并选择合理的焊接材料 和焊接工艺，特别是控制成型、焊接及扩径工艺参数，使钢管性能满足深水油气输送管线用X70钢级厚壁钢管的性能要求。

(3)本发明的关键技术在于对JCO成型、焊接及扩径工艺的优化，本发明中所述的工艺参数和工艺步骤是经过多次试验取得的。其关键技术主要表现在：

在成型控制中，由于钢板强度高，厚度大，弹性大，JCO成型过程中钢板不均匀变形导致局部加工硬化、屈强比上升、韧性及均匀延伸率下降的严重问题。本发明是根据钢板板宽、厚度、强度和模具尺寸，精确分析，合理确定压制次数和单道次压下量，使钢管在JCO成型过程中各部分变形均匀、性能稳定。采用过量压下及较多次数的压制工艺，以保证钢板回弹后达到钢管的尺寸要求，使钢管成型后具有良好的外观几何精度。

在焊接工艺中，首先通过优选焊接材料确保焊缝具有稍高于母材的强度及良好的韧性。为控制焊缝的性能和焊接质量，本发明采用一种内焊四丝、外焊五丝的串列焊接方式。确定焊接参数时，充分考虑到内、外各道焊丝的作用，通过合理设定各丝电流、电压、角度、焊丝间距及焊接速度。其目的：一是能减少单位长度的热输入，缩小热影响区，使高钢级管线钢焊缝周围的性能达到最优；其二是兼顾了内在质量和外观质量；其三是兼顾了高效率生产和优良质量。在此基础上，为了减小焊接热输入量对焊接热影响区强韧性的影响，对各丝电流、电压及焊丝间距进一步优化，采用较低的热输入，调整串列埋弧焊的焊丝间距为18～22mm，从而避免热量集中，减小焊接热量对焊缝周围热影响区的影响，保证焊接热影响区的性能。焊缝最终获得以针状铁素体+贝氏体为主的、具有良好强韧性的组织，解决了焊管在焊接过程中局部受热导致强韧性降低的问题。

在扩径工艺中，根据钢管成型后的尺寸、形状及力学性能情况，确定最佳扩径工艺，兼顾钢管扩径后尺寸、形状和力学性能，解决了钢管在机械扩径时由于加工硬化导致强度增加、屈强比上升、韧性和均匀延伸率降低的问题。

通过各工序严格的技术控制，使最终钢管的管体屈服强度为485～585MPa,抗拉强度为570～760MPa，延伸率≥50％，屈强比≤0.82，均匀延伸率≥8％，焊缝抗拉强度≥570 MPa；在-40℃试验温度下，lO×lO×55mm全尺寸规格V型缺口夏比冲击性能：管体试样的冲击功平均值≥350J，焊缝及热影响区试样的冲击功平均值≥100J；试验温度-20℃下DWTT性能：平均剪切面积SA％≥85％，单个 剪切面积SA％≥75％；试验温度0℃下CTOD性能：焊缝中心线、热影响区及母材处CTOD特征值δm≥0.20mm；管体母材、焊缝、热影响区的硬度不超过240 HV10；钢管管端椭圆度≤4.0mm。

附图说明：

图1为焊接接头硬度检测位置示意图。其中：a处为管体母材，b处为热影响区(HAZ)，c处为焊缝。

图2为厚壁埋弧钢管焊接用坡口形式示意图。其中：β为内焊坡口角度(°)，α为外焊坡口角度(°)，a为外坡口高度(mm)，b为钝边高度(mm)，t为钢管壁厚，1为内焊坡口，2为上坡口，3为外焊坡口，4为下坡口。

具体实施方式：

下面结合X70Φ914mm×36.5mm厚壁深海管线用JCOE直缝埋弧焊管制造实例及附图，对本发明做进一步详细描述：

本发明的实施例如下：

1.采用TMCP工艺制造的X70钢级36.5mm壁厚热轧钢板，按照质量百分比，板材的化学成分为C 0.04％～0.07％，Si 0.20％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni 0.10％～0.30％，Cr 0.10％～0.30％，Cu≤0.35％，Mo 0.10％～0.30％，Nb 0.04％～0.07％，V≤0.06％，Ti≤0.02％，Al≤0.04％，N≤0.005％，B≤0.0005％，Al/N≥3，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为铁和不可避免的杂质，其冷裂纹系数Pcm≤0.20。管线钢板材组织主要由多边形铁素体和贝氏体组织构成，板材具有一定的高强度、高韧性、高塑性。

2、焊接引息弧板：在钢板轧制方向的四个直角处各焊接一块引息弧板，在焊接时将引弧时的焊缝端部和息弧时的弧坑引到焊件外，改善末端部位的磁场分布，减小磁偏吹的程度。

3.铣边：加工坡口。对厚度为36.5mm的钢板，上坡口角度(β/2)和下坡 口角度(α/2)均为35°±1°，钝边高度b为12.0±0.25mm，下坡口高度a为13.5±0.5mm，铣削后宽度为2725～2745mm。

4.预弯边：利用预弯机进行板边预弯，根据管径尺寸要求，使板边具有符合要求的曲率。

5.JCO成型：在JCO成型机上首先将预弯后的钢板的一半经过9道次步进压制，压成“J”形，再将钢板的另一半同样弯曲，压成“C”形，最后在钢板的中间压制一次形成开口的“O”形。整个压制工艺，采用19道次压制成型，步长为130mm，每道次压下量为2.0～3.0mm。在实际生产中可以根据实际钢管成型情况，适当进行调整。

6、合缝及预焊：通过调整合缝预焊机压辊的位置，使成型后的钢管的焊接坡口相匹配，保证错边、缝隙尺寸符合要求，并采用大功率混合气体保护焊进行焊接，形成连续、规范、质量稳定的预焊焊缝。

7.内焊：采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流。内焊焊接工艺参数为：第一丝电流1100～1200A、电压32～34V，第二丝电流950～1050A、电压33～35V，第三丝电流850～950A、电压35～37V，第四丝电流750～850A、电压37～39V，焊丝间距为18～20mm，焊接速度为120～140cm/min。

8.外焊：采用五丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至五丝为交流。外焊焊接工艺参数为：第一丝电流1150～1250A、电压32～34V，第二丝电流950～1050A、电压33～35V，第三丝电流850～950A、电压35～37V，第四丝电流800～900A、电压36～38V，第五丝电流700～850A、电压37～39V，焊丝间距为16～18mm，焊接速度为120～140cm/min。

上述焊接工艺中焊缝化学成分的质量百分比为C 0.06％～0.07％，Si0.27％～0.32％，Mn 1.65％～1.70％，P 0.016％～0.018％，S 0.003％～0.005％，Ni 0.14％～0.17％，Cr 0.12％～0.15％，Cu 0.03％～0.09％，Mo0.12％～0.25％，Nb 0.02％～0.04％，V 0.01％～0.04％，Ti 0.018％～0.021％，Al 0.024％～0.032％，N 0.003％～0.005％，Al/N＝4.8～7.6，Nb+V+Ti＝0.086％～0.099％，冷裂纹系数Pcm为0.18～0.20。焊缝的显微组织为以针状铁素体+贝氏体为主的组织。

9、超声波检测I：对焊接后的钢管内外焊缝及焊缝两侧热影响区部分进行100％检查。

10、X射线检查I：对焊接后的钢管内外焊缝进行100％的工业电视检查。

11、机械扩径：对钢管全长进行0.5％～1.2％扩径以提高钢管的尺寸精度，并改善钢管内应力的分布状态。

12、水压试验：对钢管进行100％静水压试验，试验压力为25Mpa，保压时间大于20s。

13、倒棱：进行管端加工，加工成符合要求的管端坡口。

14、超声波检验Ⅱ：对扩径、水压后的钢管内外焊缝及焊缝两侧热影响区部分进行100％的检查，以排除扩径、水压可能产生的缺陷。

15、X射线检查Ⅱ：对扩径和水压试验后的钢管内外焊缝进行100％工业电视检查和管端拍片，以排除扩径、水压可能产生的缺陷。

16、管端磁粉检验：对管端进行磁粉检验。

17、外观质量检查：对钢管外观尺寸和外观质量进行测量和检查，对椭圆度及直线度等外观尺寸超标的钢管采用整圆设备对钢管进行矫正，经检查合格的钢管根据用户需要进行防腐、涂层，交用户进行装配。

表1、表2、表3、表4、表5和表6给出的是本实例的钢管实物的理化性能及外观几何尺寸检测结果，由表中可看出，利用本发明的制造技术制造的X70钢级、管径为Φ914mm、壁厚为36.5mm高塑性厚壁深海管线用直缝埋弧焊管达到了高塑性指标要求，同时达到了高强度、高塑性、高韧性、优良低温抗动态撕裂能力及高尺寸精度等的良好匹配。

表1钢管拉伸性能试验结果

表2钢管夏比冲击试验结果

表3钢管管体DWTT试验结果

表4裂纹尖端张开位移(CTOD)试验结果

表5焊接接头硬度维氏硬度试验结果(HV10)

检测位置	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
															硬度(HV10)	219	207	216	218	226	223	222	228	205	209	223	230	214	211

备注：检测位置参见图1，其中的数字即检测位置。

表6外观尺寸检测结果

椭圆度/mm	直线度/mm	壁厚均匀度
			≤4	≤6	≤5％

本发明采用冷裂纹系数Pcm≤0.20的X7036.5mm厚壁管线钢钢板制造高塑性低屈强比X70厚壁深海管线用直缝埋弧焊管；钢板制造过程中采用适量的Ni、Cr、Cu、Mo等合金元素匹配，通过控轧控冷工艺，使钢板在全壁厚上获得以多边形铁素体和贝氏体组织为主的均匀细小的组织形态，具有钢板具有高强度、高 韧性、高塑性和优良的低温韧性。钢管的制造工艺过程包括焊接引息弧板、铣边、预弯边、JCO成型、合缝及预焊、内焊、外焊、第一次超声波检查、第一次X射线检查、机械扩径、水压试验、倒棱、坡口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、管端磁粉检查、矫直和外观质量检查。通过合理优化JCOE制管工艺参数，合理控制JCOE直缝焊管合缝前的钢管的开口量，解决小径厚比(D/t)厚壁钢管的成型问题。钢管采用内焊四丝外焊五丝的串列埋弧自动焊，并通过选择合适的焊丝、焊剂作为焊接材料，优化焊接工艺参数，控制焊接热输入，解决了焊接接头在焊接过程中局部受热导致强韧性严重降低的问题。针对钢板的力学性能差异，合理选择扩径工艺参数，消除成型及焊接时造成的残余应力，改善钢管内应力的分布状态，使钢管在制管过程中各部分变形均匀、性能均匀，解决了钢管在制管过程中由于加工硬化导致制管后强度升高、屈强比增加和均匀延伸率降低的问题；改善了由焊接热效应造成的钢管变形,使钢管椭圆度、壁厚均匀度、直线度等外观几何尺寸精度达到控制指标要求，以便于现场施工。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种具有高塑性X70钢级厚壁深海管线用直缝埋弧焊管，所述直缝埋弧焊管由管线钢钢板制造，其特征在于，按照质量百分比，所述管线钢的化学成分为：C 0.04％～0.07％，Si 0.20％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni 0.10％～0.30％，Cr 0.10％～0.30％，Cu≤0.35％，Mo 0.10％～0.30％，Nb 0.04％～0.07％，V≤0.06％，Ti≤0.02％，Al≤0.04％，N≤0.005％，B≤0.0005％，Al/N≥3，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为铁和不可避免的杂质，所述管线钢的冷裂纹系数Pcm≤0.20。

2.如权利要求1所述高塑性X70厚壁深海管线用直缝埋弧焊管，其特征在于：所述直缝埋弧焊管为JCOE直缝埋弧焊接钢管，钢级为X70，壁厚为36.5mm,管线钢管材组织主要由多边形铁素体和贝氏体组织构成。

3.如权利要求1或2所述直缝埋弧焊管的制造方法，其特征在于，制造工艺包括：焊接引息弧板、铣边、预弯边、JCO成型、合缝及预焊、内焊、外焊、第一次超声波检查、第一次X射线检查、机械扩径、水压试验、倒棱、坡口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、管端磁粉检查、矫直和外观质量检查。

4.如权利要求3所述直缝埋弧焊管的制造方法，其特征在于：所述直缝埋弧焊管是利用JCO成型方式制造管径为Φ914mm、壁厚为36.5mm的X70钢级直缝埋弧焊管，首先利用JCO成型机将预弯后的钢板的一半经多次步压制，压制成“J”形，再将钢板的另一半进行相同步进次数压制，压制成“C”形，最后在整个钢板的中间压制一次使其形成开口的“O”形；上述压制工艺中，采用的压制次数为19次，步长为130mm，每次压下量为1.0mm～3.0mm。

5.如权利要求3所述直缝埋弧焊管的制造方法，其特征在于：所述内焊采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；内焊焊接工艺参数为：第一丝电流1100～1200A、电压32～34V，第二丝电流950～1050A、电压33～35V，第三丝电流850～950A、电压35～37V，第四丝电流750～850A、电压37～39V，焊丝间距为18～20mm，焊接速度为120～140cm/min。

6.如权利要求3所述直缝埋弧焊管的制造方法，其特征在于：所述外焊采用五丝埋弧焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至五丝为交流；外焊焊接工艺参数为：第一丝电流1150～1250A、电压32～34V，第二丝电流950～1050A、电压33～35V，第三丝电流850～950A、电压35～37V，第四丝电流800～900A、电压36～38V，第五丝电流700～850A、电压37～39V，焊丝间距为16～18mm，焊接速度为120～140cm/min。

7.如权利要求3所述直缝埋弧焊管的制造方法，其特征在于：所述机械扩径是对整根钢管全长进行扩径，扩径率为0.5％～1.2％。

8.如权利要求3所述直缝埋弧焊管的制造方法，其特征在于：所述直缝埋弧焊管管体屈服强度为485～585MPa，抗拉强度为570～760MPa,延伸率≥50％，屈强比≤0.82，均匀延伸率≥8％。