CN104818425A - 小口径9Ni低温用无缝钢管及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种小口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有：C：0.07≤、Si：0.15～0.25、Mn：0.50～0.80、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：9.00～9.60、Mo：0.04～0.08、Al：0.010～0.060，其余部分为Fe及不可避免的杂质。所述的无缝钢管利用MM半浮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→MM半浮动芯棒连轧机轧管→切管机→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

小口径9Ni低温用无缝钢管及生产方法

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MM半浮动芯棒连轧工艺生产的小口径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，使用的小口径9Ni低温用钢管大多为焊管，即用冷轧薄板材焊接而成，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MM半浮动芯棒连轧工艺生产的小口径9Ni低温用无缝钢管。

本发明的技术方案是：一种小口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有：C： 0.07≤、Si：0.15～0.25、Mn：0.50～0.80、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：9.00～9.60、Mo：0.04～0.08、Al：0.010～0.060，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如下：

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MM半浮动芯棒连轧工艺制造小口径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→MM半浮动芯棒连轧机轧管→切管机→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、轧管及热处理的具体步骤如下：

A、钢坯加热分热回收段、预热、加热、均热过程；热回收段温度随炉温，时间≥30min；预热段温度为1020℃±10℃，时间15～20min；加热分为二段：加热一段温度1150℃±10℃，时间20～30min，加热二段温度1270℃±10℃，时间20～30 min；均热段温度1270℃±10℃，时间20～30 min。

B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MM半浮动芯棒连轧管机组轧制， MM半浮动芯棒连轧管机组在Φ42～Φ127mm外径范围内，轧制壁厚在3.5～8mm时，限动时芯棒限动速度为0.75～1.75m/s，1#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，2#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，3#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，4#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，5#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，6#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，以保证小口径钢管的成形。

C、二次正火+回火热处理：一次正火温度：890℃～910℃，一次正火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，最小保温时间15min；二次正火温度：780℃～800℃，二次正火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，最小保温时间15min；回火温度：570℃～590℃，回火时间按壁厚系数3.0～4.5min/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MM半浮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，使小口径低温用管可以达到批量生产的要求。因其钢种合金元素含量高，轧制过程中容易出现前卡、中卡，轧后容易出现内表裂纹、内折等缺陷，通过调整顶前压下量、降低椭圆度，消除前卡、中卡、内折等缺陷，并通过降低环形炉加热温度及低速轧制的方法消除内表面缺陷。从而使该小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

一种小口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有： C：0.05、Si：0.15、Mn：0.57、P：0.006、S：0.0015、Ni：9.278、Mo：0.056、Al：0.020，其余部分为Fe及不可避免的杂质。

所述的小口径9Ni低温用无缝钢管采用MM半浮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→MM半浮动芯棒连轧机轧管→切管机→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、轧管及热处理的具体步骤如下：

A、钢坯加热分热回收段、预热、加热、均热过程；热回收段温度随炉温，时间≥30min；预热段温度为1020℃±10℃，时间15～20min；加热分为二段：加热一段温度1150℃±10℃，时间20～30min，加热二段温度1270℃±10℃，时间20～30 min；均热段温度1270℃±10℃，时间20～30 min。

B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MM半浮动芯棒连轧管机组轧制， MM半浮动芯棒连轧管机组在Φ42～Φ127mm外径范围内，轧制壁厚在3.5～8mm时，限动时芯棒限动速度为0.75～1.75m/s，1#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，2#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，3#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，4#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，5#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，6#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，以保证小口径钢管的成形。

C、二次正火+回火热处理：一次正火温度：890℃～910℃，一次正火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，最小保温时间15min；二次正火温度：780℃～800℃，二次正火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，最小保温时间15min；回火温度：570℃～590℃，回火时间按壁厚系数3.0～4.5min/mm进行控制。

采用本发明设计的化学成分的坯料，利用MM半浮动芯棒连轧工艺生产，对生产出来的小口径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，本发明提供的小口径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 (2)

1.一种小口径9Ni低温用无缝钢管，其特征是：成分以质量%计，具体有：C： 0.07≤、Si：0.15～0.25、Mn：0.50～0.80、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：9.00～9.60、Mo：0.04～0.08、Al：0.010～0.060，其余部分为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种小口径9Ni低温用无缝钢管，其特征是：所述的无缝钢管利用MM半浮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→MM半浮动芯棒连轧机轧管→切管机→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、轧管及热处理的具体步骤如下：

A、钢坯加热分热回收段、预热、加热、均热过程；热回收段温度随炉温，时间≥30min；预热段温度为1020℃±10℃，时间15～20min；加热分为二段：加热一段温度1150℃±10℃，时间20～30min，加热二段温度1270℃±10℃，时间20～30 min；均热段温度1270℃±10℃，时间20～30 min；

B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MM半浮动芯棒连轧管机组轧制， MM半浮动芯棒连轧管机组在Φ42～Φ127mm外径范围内，轧制壁厚在3.5～8mm时，限动时芯棒限动速度为0.75～1.75m/s，1#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，2#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，3#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，4#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，5#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，6#轧辊电机转速在350～1200rpm之间，以保证小口径钢管的成形；

C、二次正火+回火热处理：一次正火温度：890℃～910℃，一次正火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，最小保温时间15min；二次正火温度：780℃～800℃，二次正火时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制，最小保温时间15min；回火温度：570℃～590℃，回火时间按壁厚系数3.0～4.5min/mm进行控制。