CN109735769B - 一种b级抗酸管线钢板及制管方法 - Google Patents

一种b级抗酸管线钢板及制管方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种B级抗酸管线钢板及制管方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.010%～0.040%、Si：0.10%～0.30%、Mn：0.80%～0.90%、P≤0.015%、S≤0.0010%、Ni：0.10%～0.20%、Cu：0.10%～0.20%、Nb：0.020%～0.040%、Mo：0.08%～0.15%、Ti：0.01%～0.02%、Ca：0.001%～0.003%、Al：0.01%～0.04%、余量为Fe和不可避免的杂质。本发明采用了一种独特成份设计，通过铣边、预弯、成形、焊接、探伤、扩径、水压试验等工序进行制管，实现了B级抗酸管线钢制管要求。

Description

一种B级抗酸管线钢板及制管方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种B级抗酸管线钢板及制管方法。
背景技术
由于钢铁市场的过度饱和，企业竞争力越趋于白热化，常规品种毛利越来越低，开发高等级产品成了企业生存与发展的关键，管线钢产品在国际市场上需求量相当大，抗酸管线由于生产难度大，产品质量要求苛刻，很少有企业具有供货资质，对于B级抗酸出口管线，一直都采用Nb进行退税，Nb对产品微合金化作用较大，能细化组织晶粒度，对抗酸性能没有副作用，但成本较高，为了提高产品在市场的竞争力，首次开发了使用少量Nb合金元素，采用Mo元素进行退税处理，有效地降低了生产成本，同时满足产品抗酸耐腐蚀性能要求，提高了企业的产品知名度。
抗酸耐蚀管线钢主要是抗HIC、SSC性能，硫化氢是一种弱酸性电解质，在pH为1～5的水溶液中主要以分子态形式存在，硫化氢与金属发生腐蚀反应：H2S+Fe→FeS+2H生成原子氢，H2S作为氢复合成氢分子的毒化剂，使得原子氢易于进入钢的基体。进入钢中的氢原子通过扩散达到缺陷处，并析出成氢分子，产生很高的压力。有应力存在时，在拉伸应力(外加的或/和残余的)作用下，氢在冶金缺陷(夹杂、晶界、相界、位错、裂纹等)提供的三项拉应力区富集，当偏聚的氢浓度达到临界值时，高强度钢、高内应力构件等便会在氢和应力场的联合作用下开裂。从反应机理上看，酸性腐蚀主要发生的是电化学反应，制管后因受力拉伸组织发生一定形变，此时抗酸性能会有所下降，通过减少扩径率方法尽可能减少组织迁移，从而达到不影响抗酸性能的稳定。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.010％～0.040％、Si：0.10％～0.30％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S≤0.0010％、 Ni：0.10％～0.20％、Cu：0.10％～0.20％、Nb：0.020％～0.040％、Mo：0.08％～0.15％、Ti： 0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.01％～0.04％、余量为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明中扩径过程中采用1.03～1.05倍扩径率进行扩径，减少了残余应力及冷加工过程中对组织位错的影响，满足了产品冷变形后的抗酸耐蚀性能，从而提高了经济效益。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下，其化学成分及质量百分比如下：C：0.010％～0.017％、Si：0.10％～0.20％、Mn：0.80％～0.89％、P≤0.012％、S≤0.0008％、 Ni：0.10％～0.18％、Cu：0.10％～0.15％、Nb：0.030％～0.040％、Mo：0.10％～0.15％、Ti： 0.010％～0.016％、Ca：0.001％～0.002％、Al：0.010％～0.036％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
前所述的一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下，其化学成分及质量百分比如下：C：0.020％～0.030％、Si：0.20％～0.30％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S ≤0.0010％、Ni：0.15％～0.20％、Cu：0.15％～0.20％、Nb：0.025％～0.035％、Mo：0.08％～ 0.13％、Ti：0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.02％～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
前所述的一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下，其化学成分及质量百分比如下：C：0.030％～0.040％、Si：0.15％～0.25％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S ≤0.0010％、Ni：0.10％～0.15％、Cu：0.10％～0.15％、Nb：0.020％～0.030％、Mo：0.10％～ 0.15％、Ti：0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.01％～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
前所述的一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下，其化学成分及质量百分比如下：C：0.025％～0.035％、Si：0.15％～0.25％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S ≤0.0010％、Ni：0.12％～0.18％、Cu：0.13％～0.18％、Nb：0.016％～0.026％、Mo：0.08％～ 0.13％、Ti：0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.015％～0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
前所述的一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下，其化学成分及质量百分比如下：C：0.015％～0.035％、Si：0.13％～0.23％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S ≤0.0010％、Ni：0.13％～0.19％、Cu：0.15％～0.20％、Nb：0.030％～0.040％、Mo：0.10％～ 0.15％、Ti：0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.02％～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
本发明的另一目的在于提供一种B级抗酸管线钢板制管方法，包括以下步骤：
S1、钢板入厂检验，确保成份、表面、探伤、性能符合质量要求，方可投料；
S2、入场检验合格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，成形保证上下坡口对应整齐，保证焊接效果；
S4、预焊采用GMAW工艺，焊丝采用JM-68型号，预焊电流630～660A，电压22～26V，焊速3.5m/min，线能量3.2KJ/cm；焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共3 根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流580～620A，电压30～35V，2号丝采用交流电，电流510～550A，电压35～38V，3号丝采用交流电，电流420～460A，电压38～ 42V；内弧焊接结束后，待充分降温后至700℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共3 根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流810～830A，电压30～35V，2号丝采用交流电，电流560～580A，电压36～40V，3号丝采用交流电，电流410～450A，电压38～ 42V，线能量21～25KJ/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；
S6、探伤合格管转运至扩径区域进行扩径处理，扩径率按1.03～1.05倍进行扩径，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。
进一步的，包括以下步骤：
S1、钢板入厂检验，确保成份、表面、探伤、性能符合质量要求，方可投料；
S2、入场检验合格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，成形保证上下坡口对应整齐，保证焊接效果；
S4、预焊采用GMAW工艺，焊丝采用JM-68型号，预焊电流636A，电压23V，焊速3.5m/min，线能量3.2KJ/cm；焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流610A，电压33V，2号丝采用交流电，电流530A，电压36V，3号丝采用交流电，电流445A，电压40V；内弧焊接结束后，待充分降温后至700 ℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流820A，电压33V，2号丝采用交流电，电流570A，电压38V，3号丝采用交流电，电流 430A，电压40V，线能量23KJ/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；
S6、探伤合格管转运至扩径区域进行扩径处理，扩径率按1.03～1.05倍进行扩径，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。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用钼元素进行退税，有效降低了生产成本，通过超低碳、低磷硫设计、低锰设计，有效消除了钼元素在组织中硬相的不利影响，满足了组织结构对抗酸性能的要求；
(2)本发明通过预焊及埋弧焊工艺，保证了焊缝组织结构与钢材母材的材质的性能的相近，满足材质的使用性能。
附图说明
图1是本发明实施例1不完全相变区心部200x组织；
图2是本发明实施例1粗晶区心部200x组织；
图3是本发明实施例1焊缝心部200x组织；
图4是本发明实施例1母材心部200x组织；
图5是本发明实施例1熔合区心部200x组织；
图6是本发明实施例1细晶区心部200x组织。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种B级抗酸管线钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.010％～0.017％、 Si：0.10％～0.20％、Mn：0.80％～0.89％、P≤0.012％、S≤0.0008％、Ni：0.10％～0.18％、 Cu：0.10％～0.15％、Nb：0.030％～0.040％、Mo：0.10％～0.15％、Ti：0.01％～0.016％、Ca： 0.001％～0.002％、Al：0.010％～0.036％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％， Pcm：0.07～0.13％。
上述B级抗酸管线钢板制管方法，包括以下步骤：
S1、钢板入厂检验，确保成份、表面、探伤、性能符合质量要求，方可投料；
S2、入场检验合格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，成形保证上下坡口对应整齐，保证焊接效果；
S4、预焊采用GMAW工艺，焊丝采用JM-68型号，预焊电流636A，电压23V，焊速3.5m/min，线能量3.2KJ/cm；焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流610A，电压33V，2号丝采用交流电，电流530A，电压36V，3号丝采用交流电，电流445A，电压40V；内弧焊接结束后，待充分降温后至700 ℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流820A，电压33V，2号丝采用交流电，电流570A，电压38V，3号丝采用交流电，电流 430A，电压40V，线能量23KJ/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；
S6、探伤合格管转运至扩径区域进行扩径处理，扩径率按1.03～1.05倍进行扩径，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B级抗酸管线钢板，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.020％～0.030％、Si：0.20％～0.30％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S≤0.0010％、 Ni：0.15％～0.20％、Cu：0.15％～0.20％、Nb：0.025％～0.035％、Mo：0.08％～0.13％、Ti： 0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.02％～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质， Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
实施例3
本实施例提供的一种B级抗酸管线钢板，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.030％～0.040％、Si：0.15％～0.25％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S≤0.0010％、 Ni：0.10％～0.15％、Cu：0.10％～0.15％、Nb：0.020％～0.030％、Mo：0.10％～0.15％、Ti： 0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.01％～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
实施例4
本实施例提供的一种B级抗酸管线钢板，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.025％～0.035％、Si：0.15％～0.25％、Mn：0.80％～0.90％、P≤0.015％、S≤0.0010％、 Ni：0.12％～0.18％、Cu：0.13％～0.18％、Nb：0.016％～0.026％、Mo：0.08％～0.13％、Ti： 0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.015％～0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质， Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
实施例5
本实施例提供的一种B级抗酸管线钢板，与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.015％～0.035％、Si：0.13％～0.23％、Mn：0.8％～0.9％、P≤0.015％、S≤0.0010％、 Ni：0.13％～0.19％、Cu：0.15％～0.20％、Nb：0.030％～0.040％、Mo：0.10％～0.15％、Ti： 0.01％～0.02％、Ca：0.001％～0.003％、Al：0.02％～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质， Ceq：0.16～0.23％，Pcm：0.07～0.13％。
实施例1-5生产的B级抗酸管线钢的HIC性能检测实验按照NACE TM0248-A实验溶液标准进行，(CTR)≤5％，(CSR)≤2％，(CLR)≤15％；SSC性能按ASTM G39标准进行四点弯曲试验，在NACE TM0177的A溶液中进行4点弯曲试验，试验时间720小时，试样加载应力为实际屈服强度的80％。试验后在10倍放大倍率下观察，试件样品厚度方向无裂纹。
实施例1-5 HIC性能检测
实施例 浸泡溶液 CLR％ CTR％ CSR
实施例1 A 0 0 0
实施例2 A 0 0 0
实施例3 A 0 0 0
实施例4 A 0 0 0
实施例5 A 0 0 0
观察图1-5，本发明的B级抗酸管线钢通过独特的成份设计、低倍率扩径技术，减少了残余应力及冷加工过程中对组织位错的影响，满足了不同规格产品HIC、SSC性能要求。
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 (7)

1.一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.010%～0.040%、Si：0.10%～0.30%、Mn：0.80%～0.90%、P≤0.015%、S≤0.0010%、Ni:0.10%～0.20%、Cu: 0.10%～0.20%、Nb：0.020%～0.040%、Mo: 0.08%～0.15%、Ti：0.010%～0.020%、Ca：0.001%～0.003%、Al：0.010%～0.040%、余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23%，Pcm：0.07～0.13%；
其制管方法如下：
S1、钢板入厂检验，确保成份、表面、探伤、性能符合质量要求，方可投料；
S2、入场检验合格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，成形保证上下坡口对应整齐，保证焊接效果；
S4、预焊采用GMAW工艺，焊丝采用JM-68型号，预焊电流630～660A，电压22～26V，焊速3.5m/min，线能量3.2KJ/cm；焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流580～620A，电压30～35V，2号丝采用交流电，电流510～550A，电压35～38V，3号丝采用交流电，电流420～460A，电压38～42V；内弧焊接结束后，待充分降温后至700℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流810～830A，电压30～35V，2号丝采用交流电，电流560～580A，电压36～40V，3号丝采用交流电，电流410～450A，电压38～42V，线能量21～25KJ/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、缩孔缺陷；
S6、探伤合格管转运至扩径区域进行扩径处理，扩径率按1.03～1.05倍进行扩径，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。
2.根据权利要求1所述的一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.010%～0.017%、Si：0.10%～0.20%、Mn：0.80%～0.89%、P≤0.012%、S≤0.0008%、Ni：0.10%～0.18%、Cu：0.10%～0.15%、Nb：0.030%～0.040%、Mo：0.10%～0.15%、Ti：0.010%～0.016%、Ca：0.001%～0.002%、Al：0.010%～0.036%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23%，Pcm：0.07～0.13%。
3.根据权利要求1所述的一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.020%～0.030%、Si：0.20%～0.30%、Mn：0.80%～0.90%、P≤0.015%、S≤0.0010%、Ni：0.15%～0.20%、Cu：0.15%～0.20%、Nb：0.025%～0.035%、Mo：0.08%～0.13%、Ti：0.010%～0.020%、Ca：0.001%～0.003%、Al：0.020%～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23%，Pcm：0.07～0.13%。
4.根据权利要求1所述的一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.030%～0.040%、Si：0.15%～0.25%、Mn：0.80%～0.90%、P≤0.015%、S≤0.0010%、Ni：0.10%～0.15%、Cu：0.10%～0.15%、Nb：0.020%～0.030%、Mo：0.10%～0.15%、Ti：0.010%～0.020%、Ca：0.001%～0.003%、Al：0.010%～0.030%%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23%，Pcm：0.07～0.13%。
5.根据权利要求1所述的一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.025%～0.035%、Si：0.15%～0.25%、Mn：0.80%～0.90%、P≤0.015%、S≤0.0010%、Ni：0.12%～0.18%、Cu：0.13%～0.18%、Nb：0.016%～0.026%、Mo：0.08%～0.13%、Ti：0.010%～0.020%、Ca：0.001%～0.003%、Al：0.015%～0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23%，Pcm：0.07～0.13%。
6.根据权利要求1所述的一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.015%～0.035%、Si：0.13%～0.23%、Mn：0.80%～0.90%、P≤0.015%、S≤0.0010%、Ni：0.13%～0.19%、Cu：0.15%～0.20%、Nb：0.030%～0.040%、Mo：0.10%～0.15%、Ti：0.010%～0.020%、Ca：0.001%～0.003%、Al：0.020%～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq：0.16～0.23%，Pcm：0.07～0.13%。
7.根据权利要求1所述的一种B级抗酸管线钢板，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钢板入厂检验，确保成份、表面、探伤、性能符合质量要求，方可投料；
S2、入场检验合格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，成形保证上下坡口对应整齐，保证焊接效果；
S4、预焊采用GMAW工艺，焊丝采用JM-68型号，预焊电流636A，电压23V，焊速3.5m/min，线能量3.2KJ/cm；焊接按内外弧进行焊接，先焊内弧，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流610A，电压33V，2号丝采用交流电，电流530A，电压36V，3号丝采用交流电，电流445A，电压40V；内弧焊接结束后，待充分降温后至700℃以下后进行外弧焊接，采用SAW工艺，共3根焊丝进行焊接，1号丝采用直反电进行焊接，电流820A，电压33V，2号丝采用交流电，电流570A，电压38V，3号丝采用交流电，电流430A，电压40V，线能量23KJ/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、缩孔缺陷；
S6、探伤合格管转运至扩径区域进行扩径处理，扩径率按1.03～1.05倍进行扩径，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。
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