CN109295386B - X80m深海抗应变管线钢及制管工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种X80M深海抗应变管线钢，涉及钢铁制管领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.030%～0.050%，Si：0.10%～0.35%，Mn：1.30%～1.60%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.030%～0.070%，Ti：0.006%～0.020%，Ni：0.65%～0.85%，Cr≤0.02%，Mo：0.31%～0.36%，Cu≤0.02%，V≤0.02%，Al：0.015%～0.050%，Ca：0.0005%～0.030%，Ceq≤0.45，Pcm≤0.19，余量为Fe和杂质。本发明设计的管线钢达到了深海抗震区域服役性能。

Description

X80M深海抗应变管线钢及制管工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种X80M深海抗应变管线钢及制管工艺。
背景技术
随着世界经济的飞速发展，石油天然气的需求日益增加，海洋海底蕴藏着大量的石油资源，石油开发后通过管道运输经济安全。随着我国经济的不断发展，钢铁冶炼技术不断提升，管线产品已经成功开发了1500米深海、极低冻土区域、抗重酸性条件等服役条件，经实践验证，服役的钢板性能稳定，因此，根据国家能源发展需求，开发深海抗震区域的管道运输成为下一个开发热点。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种X80M深海抗应变管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.030％～0.050％，Si：0.10％～0.35％，Mn：1.30％～1.60％，P≤0.010％，S≤0.0020％，Nb：0.030％～0.070％，Ti：0.006％～0.020％，Ni：0.65％～0.85％，Cr≤0.02％，Mo：0.31％～0.36％，Cu≤0.02％，V≤0.02％，Al：0.015％～0.050％，Ca：0.0005％～0.030％，Ceq≤0.45，Pcm≤0.19，余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明对管线钢深海及抗震服役调节进行了深入分析，采用超低碳、高镍设计方案，提高了钢板的深海低温韧性性能，通过铌、钛设计达到细化晶粒度的目的，加入钼用来提高钢板厚度方向的组织均匀性及钢板强度。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，壁厚为20mm～40mm。
前所述的X80M深海抗应变管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.033％，Si：0.16％，Mn：1.36％，P：0.008％，S：0.0016％，Nb：0.059％，Ti：0.013％，Ni：0.83％，Cr：0.002％，Mo：0.33％，Cu：0.02％，V：0.002％，Alt：0.036％，Ca：0.0018％，Ceq：0.38，Pcm：0.15，余量为Fe和杂质。
前所述的X80M深海抗应变管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.049％，Si：0.31％，Mn：1.58％，P：0.009％，S：0.0015％，Nb：0.062％，Ti：0.017％，Ni：0.68％，Cr：0.02％，Mo：0.35％，Cu：0.02％，V：0.02％，Alt：0.033％，Ca：0.0020％，Ceq：0.40，Pcm：0.17，余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种X80M深海抗应变管线钢制管工艺，包括以下步骤：
S1、钢板入场检验，确保成分、表面、探伤、性能符合质量要求方可投料；
S2、入场检验合格后的钢板先进行铣边处理，铣边要求上下坡口坡度一致，为后道工序焊接做准备；
S3、处理完坡口后进行预弯、成形操作；
S4、焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共4根焊丝进行焊接；内弧焊接结束后，待充分降温至750℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共4根焊丝进行焊接；
S5、焊接后的钢管转运至探伤区域进行焊缝探伤，焊缝处无大尺寸夹杂、分层、缩孔等缺陷即为合格；
S6、探伤合格后转运至扩径区域进行扩径处理，扩径后钢管转运至水压工序进行水压试验，水压试验合格后按炉次进行取样理化分析；
S7、水压试验后钢管转运至探伤区进行整管探伤，探伤合格进行表检入库。
前所述的X80M深海抗应变管线钢制管工艺，步骤S3，预弯按100mm间距进行多道次预弯。
前所述的X80M深海抗应变管线钢制管工艺，步骤S4，内弧焊接的1号丝采用直反电进行焊接，电流1200A，电压30V；2号丝采用交流电，电流930A，电压33V；3号丝采用交流电，电流780A，电压40V；4号丝采用交流电，电流680A，电压40V；焊速0.8m/min，线能量90.5KJ/cm。
前所述的X80M深海抗应变管线钢制管工艺，步骤S4，外弧焊接的1号丝采用直反电进行焊接，电流1200A，电压30V；2号丝采用交流电，电流930A，电压33V；3号丝采用交流电，电流780A，电压40V；4号丝采用交流电，电流680A，电压40V；焊速0.8m/min，线能量91.3KJ/cm。
前所述的X80M深海抗应变管线钢制管工艺，步骤S6，按1.02～1.08倍扩径率进行扩径。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中壁厚设计充分考虑了深海管线环境恶劣，受海水压力、洋流、地震等自然灾害影响；
(2)本发明中制管工艺采用多道次预弯成形操作，大能量焊接技术，有效细化了焊接区域、热影响区域的组织晶粒度，促进了焊接与本体材质性能的一致性，确保了管体具有良好的塑性，能有效抵制火山喷发、地震、海啸等带来的地质灾害，同时这种组织横纵向韧性良好，满足深海服役的要求；
(3)本发明中采用多道次预弯，保证冷变形后钢管性能变化不大，成形操作保证上下坡口对应整齐，保证焊接后不产生内应力；
(4)本发明采用合适的成分设计，解决了钢板韧性与强度匹配的问题，通过适合材质要求的成形工艺、大线能量焊接技术，得到了焊接区域、热影响区、本体组织性能一致的管线钢，这种钢管晶粒间结合紧密，强度、韧性优异，具有深海抗震区域服役性能，满足了客户的使用要求。
附图说明
图1为实施例1得到的钢管在金相显微镜下典型的组织形貌图；
图2为实施例1钢管本体拉伸性能时的拉伸曲线的取值形貌图；
图3为实施例1钢管焊缝拉伸性能时的拉伸曲线的取值形貌图；
图4为实施例2得到的钢管在金相显微镜下典型的组织形貌图；
图5为实施例2钢管本体拉伸性能时的拉伸曲线的取值形貌图；
图6为实施例2钢管焊缝拉伸性能时的拉伸曲线的取值形貌图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种X80M深海抗应变管线钢，钢板的厚度为20mm～40mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.033％，Si：0.16％，Mn：1.36％，P：0.008％，S：0.0016％，Nb：0.059％，Ti：0.013％，Ni：0.83％，Cr：0.002％，Mo：0.33％，Cu：0.02％，V：0.002％，Alt：0.036％，Ca：0.0018％，Ceq：0.38，Pcm：0.15，余量为Fe和杂质。
上述X80M深海抗应变管线钢制管工艺，包括以下步骤：
S1、钢板入场检验，确保成分、表面、探伤、性能符合质量要求方可投料；
S2、入场检验合格后的钢板先进行铣边处理，铣边要求上下坡口坡度一致，为后道工序焊接做准备；
S3、处理完坡口后进行预弯、成形操作，预弯按100mm间距进行多道次预弯；
S4、焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共4根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流1200A，电压30V；2号丝采用交流电，电流930A，电压33V；3号丝采用交流电，电流780A，电压40V；4号丝采用交流电，电流680A，电压40V；焊速0.8m/min，线能量90.5KJ/cm；内弧焊接结束后，待充分降温至750℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共4根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流1200A，电压30V；2号丝采用交流电，电流930A，电压33V；3号丝采用交流电，电流780A，电压40V；4号丝采用交流电，电流680A，电压40V；焊速0.8m/min，线能量91.3KJ/cm；
S5、焊接后的钢管转运至探伤区域进行焊缝探伤，焊缝处无大尺寸夹杂、分层、缩孔等缺陷即为合格；
S6、探伤合格后转运至扩径区域进行扩径处理，按1.02～1.08倍扩径率进行扩径，扩径后钢管转运至水压工序进行水压试验，水压试验合格后按炉次进行取样理化分析；
S7、水压试验后钢管转运至探伤区进行整管探伤，探伤合格进行表检入库。
实施例2
本实施例提供的一种X80M深海抗应变管线钢，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.049％，Si：0.31％，Mn：1.58％，P：0.009％，S：0.0015％，Nb：0.062％，Ti：0.017％，Ni：0.68％，Cr：0.02％，Mo：0.35％，Cu：0.02％，V：0.02％，Alt：0.033％，Ca：0.0020％，Ceq：0.40，Pcm：0.17，余量为Fe和杂质。
观察实施例1与实施例2得到的钢管在金相显微镜下典型的组织形貌图、钢管本体拉伸性能时拉伸曲线的取值形貌图以及焊缝拉伸性能时拉伸曲线的取值形貌图。由图可见，钢板的组织为以均匀细小准多边形铁素体为主(含量60％～70％)，并含有少量贝氏体、马奥岛的混合组织，该组织均匀细小且致密，有利于提高管线钢板在深海恶劣环境下的服役性能。
实施例1与实施例2所得管线钢的力学性能测试结果如下：
Figure BDA0001816694570000051
由上表可知，钢板的成分、性能符合API 5L相关要求，满足客户的使用需求，达到了设计要求。
综上，本发明采用超低碳、高镍设计方案，提高钢板的深海低温韧性性能，通过铌、钛设计达到细化组织晶粒度的目的，加入钼用来提高钢板厚度方向组织均匀性及钢板强度，深海管线环境恶劣，受海水压力、洋流、地震等自然灾害影响，一般设计壁厚20mm～40mm；制管工艺采用多道次预弯成形操作，大能量焊接技术，有效细化了焊接区域、热影响区域组织晶粒度，促进了焊接与本体材质性能的一致性，确保了管体具有良好的塑型，能有效抵制火山喷发、地震、海啸等带来的地质灾害，同时这种组织横纵项韧性良好，满足了客户在深海2000米以内的管道输送要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种X80M深海抗应变管线钢，其特征在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.030%～0.050%，Si：0.10%～0.35%，Mn：1.30%～1.60%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.030%～0.070%，Ti：0.006%～0.020%，Ni：0.65%～0.85%，Cr≤0.02%，Mo：0.31%～0.36%，Cu≤0.02%，V≤0.02%，Al：0.015%～0.050%，Ca：0.0005%～0.030%，Ceq≤0.45，Pcm≤0.19，余量为Fe和杂质；
其制管工艺包括以下步骤：
S1、钢板入场检验，确保成分、表面、探伤、性能符合质量要求方可投料；
S2、入场检验合格后的钢板先进行铣边处理，铣边要求上下坡口坡度一致，为后道工序焊接做准备；
S3、处理完坡口后进行预弯、成形操作；
S4、焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共4根焊丝进行焊接；内弧焊接结束后，待充分降温至750℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共4根焊丝进行焊接；
S5、焊接后的钢管转运至探伤区域进行焊缝探伤，焊缝处无大尺寸夹杂、分层、缩孔缺陷即为合格；
S6、探伤合格后转运至扩径区域进行扩径处理，扩径后钢管转运至水压工序进行水压试验，水压试验合格后按炉次进行取样理化分析；
S7、水压试验后钢管转运至探伤区进行整管探伤，探伤合格进行表检入库。
2.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于，壁厚为20mm～40mm。
3.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.033%，Si：0.16%，Mn：1.36%，P：0.008%，S：0.0016%，Nb：0.059%，Ti：0.013%，Ni：0.83%，Cr：0.002%，Mo：0.33%，Cu：0.02%，V：0.002%，Alt：0.036%，Ca：0.0018%，Ceq：0.38，Pcm：0.15，余量为Fe和杂质。
4.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.049%，Si：0.31%，Mn：1.58%，P：0.009%，S：0.0015%，Nb：0.062%，Ti：0.017%，Ni：0.68%，Cr：0.02%，Mo：0.35%，Cu：0.02%，V：0.02%，Alt：0.033%，Ca：0.0020%，Ceq：0.40，Pcm：0.17，余量为Fe和杂质。
5.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于：所述步骤S3，预弯按100mm间距进行多道次预弯。
6.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于：所述步骤S4，内弧焊接的1号丝采用直反电进行焊接，电流1200A，电压30V；2号丝采用交流电，电流930A，电压33V；3号丝采用交流电，电流780A，电压40V；4号丝采用交流电，电流680A，电压40V；焊速0.8m/min，线能量90.5KJ/cm。
7.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于：所述步骤S4，外弧焊接的1号丝采用直反电进行焊接，电流1200A，电压30V；2号丝采用交流电，电流930A，电压33V；3号丝采用交流电，电流780A，电压40V；4号丝采用交流电，电流680A，电压40V；焊速0.8m/min，线能量91.3KJ/cm。
8.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于：所述步骤S6，按1.02～1.08倍扩径率进行扩径。
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