CN114871699A - 一种带焊接接头的高强韧性x70管线钢弯管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管线钢管生产领域，特别涉及一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管。所述X70级管线钢采用低碳低合金成分，保证韧性和焊接性能的同时提供可观的强度富余量；所述制备方法先采用四丝埋弧自动焊，得到直焊缝母管；然后调整热煨弯制和冷却参数，合并热煨弯制和控制冷却过程，得到弯管及其焊接接头；最后进行回火热处理并风冷至室温。本发明公开的方法，工艺流程简化，大幅度改善了管线钢弯管及其焊接接头因热煨弯制而导致的力学性能下降，所得X70级管线钢弯管及其焊接接头晶粒细小且第二相弥散，生产的X70级管线钢弯管及其焊接接头表现出优良的强度和低温冲击韧性，能适应高压输送条件，同时满足低温环境下的服役需求。

Description

一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管
技术领域
本发明涉及管线钢管生产领域，特别涉及一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管。
背景技术
目前，石油和天然气等化石能源仍然是人类社会需要的主要能源，是经济社会发展的命脉，但是全球油气资源分布及其不均匀，大部分油气输送必须依赖长距离输送管道。管线钢和管线钢管是管道工程的基础，管线钢和管线钢管的发展关系着世界经济的发展和社会的进步。我国属于缺油、少气的国家，且油气资源的产出地和需求地呈逆向分布，油气资源多分布在环境恶劣的边远地区，因此，高性能油气长输管道的建设变得尤为重要。为了提高油气输送能力，管道朝着高输送压力和大口径方向发展，这对管线钢管的强度提出较高要求。长距离油气输送管道需适应复杂的气候条件和地理环境，某些管道线路，如中俄东线油气输送管道，需经过小兴安岭森林地区等极寒气候地域，面对永冻土等恶劣条件的威胁，对管线钢管的低温冲击韧性提出较高要求。热煨弯管是长输管道中服役条件最为严苛的结构件之一，容易在恶劣的内部和外部服役环境条件下失效，而管线钢弯管上的焊接接头，失效敏感性则更高，因此，为了保障管道输送的安全性，管线钢弯管及其焊接接头的强度和低温冲击韧性是否满足要求至关重要。
在现有技术中，
专利CN110592360B公开了一种具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，其通过热煨弯制后的正火和高温回火热处理，简化工艺流程，在保证优异低温韧性的同时获得较高综合力学性能。但是，该方法采用的正火热处理工艺相比于调质处理，不利于提高管线钢弯管的强度。
专利CN104313286B公开了一种X70级管线钢弯管的热处理工艺方法，其分别通过箱式电阻炉和井式电阻炉对热煨弯管进行淬火和回火处理，获得的弯管强度高、韧性好、屈强比低。但是，该方法的调质处理过程需要将热煨弯管重新加热，且加热过程采用逐级加热，不利于工序的简化和生产效率的提高。同时，该专利并未涉及到焊接以及如何提升焊接接头强度以及低温韧性的相关记载。
专利CN108637603A公开了一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法，其通过热煨弯制和调质处理，提高热煨弯管焊接接头的-45℃冲击韧性。但是，该方法调质处理的步骤和参数过于传统，制品性能的提高有限。
同时，经检索还发现，X70级管线钢弯管的制备技术主要缺陷是：
管线钢弯管用钢的合金化设计往往通过添加各种贵重金属来提高强韧性，提高了合金化成本；焊接工艺会对焊接接头的性能产生重大影响，而以往的管线钢弯管专利对焊接工艺和焊接材料的选择涉及较少；管线钢弯管在热煨弯制后通常采用调质处理来提高其强韧性，但传统调质处理需要重新加热，增加了工序，降低了生产效率；管线钢弯管在调质处理过程中，冷却过程常采用水冷淬火，且直接淬火至室温，但水在500～650℃中温范围内难以有效淬透制品，在200～300℃的温度范围内冷却能力过强，容易使制品产生微裂纹，甚至变形，水冷不利于制品强韧性的提高；管线钢弯管在调质处理过程中，高温回火后通常采用空冷，弯管焊接接头在回火脆性温度区间长时间停留，不利于其低温韧性的改善。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管。本发明首次尝试了采用低碳合金化，配合优化的热煨弯制和冷却参数、合并热煨弯制和控制冷却过程、优化回火方案制备出了母材抗拉强度不小于680MPa，-45℃冲击功不小于220J；焊接接头抗拉强度不小于660MPa，焊缝中心-45℃冲击功不小于140J的带焊接头的X70管线钢弯管。
本发明首次得到母体抗拉强度大于680MPa、焊接接头抗拉强度大于660MPa且母材在-45℃冲击功大于220J、焊缝中心-45℃冲击功大于140J的优质产品。相比于现有的带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，本发明的产品在确保产品抗拉强度的同时显著提升了产品在-45℃的冲击功。这为产品在极寒地区更加安全的使用，提供必要条件。
本发明基于低碳低合金化的成分设计方案，保证韧性和焊接性能的同时提供了可观的强度富余量；所述焊接方法采用四丝埋弧焊，焊缝深而窄，热影响区窄，并通过焊接材料的选择提高焊缝的低温冲击韧性；所述制备方法调整热煨弯制和冷却参数、合并热煨弯制和控制冷却过程、优化回火方案，所得X70级管线钢弯管晶粒细小，组织分布均匀，母材组织为回火后贝氏体组织，平均晶粒尺寸为4～10μm；焊缝组织为回火后贝氏体组织和少量准多边形铁素体(多边形铁素体约为5～30％)，平均晶粒尺寸为5～12μm。
本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其制备方法包括下述不步骤：
步骤1
将X70级管线钢弯管用钢制管；所述制管包括成型、焊接、扩径；
步骤2
将得到的直焊缝母管在低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制成型；
步骤3
将弯制成型的管件进行在线控冷和回火风冷处理；
管缝焊接过程，先在接缝处使用合缝预焊机进行预焊，形成连续焊缝，随后采用四丝埋弧自动焊进行内外精焊，第一丝为直流反接，第二至第四丝为交流。焊接工艺参数为第一丝电流为950～1150A，电压为30～36V；第二丝电流为750～1000A，电压为32～38V；第三丝电流为650～800A，电压为34～40V；第四丝电流为550～700A，电压为35～42V，焊接速度为140～190mm/min；所用焊丝包括H08C焊丝，所用焊剂包括SJ-101G焊剂；
所述扩径采用0.5～0.16％扩径率；
所述步骤2包括直焊缝母管在低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制；
所述低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制过程，将步骤1得到的直焊缝母管置入高温感应管式加热炉中加热弯制，加热温度为880～950℃，推进速度为10mm/min～25mm/min；
所述步骤3中所述在线控冷过程，将成型的弯管置入在线冷却装置进行在线控冷，淬火介质为盐水，盐水浓度为8～12％，冷却方式为喷水冷却，终冷温度200～250℃，随后管线钢弯管空冷至室温；
所述的回火风冷过程，将淬火后的弯管置入井式电阻炉中进行回火处理，回火温度为550～650℃，回火保温时间为60～120min，随后风冷至室温，风速1～3m/s。
本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，所述X70级管线钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.03～0.06wt％，
Si:0.15～0.25wt％，
Mn:1.40～1.80wt％，
Cr:0.10～0.20wt％，
Mo:0.10～0.20wt％，
Nb:0.03～0.06wt％，
Ti:0.008～0.03wt％，
Al:0.02～0.04wt％，
Cu:0.10～0.20wt％，
P:≤0.015％，
S:≤0.004％，
Ceq:0.31～0.45％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
作为优选方案，本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.04～0.05wt％，
Si:0.20wt％，
Mn:1.70wt％，
Cr:0.20wt％，
Mo:0.15wt％，
Nb:0.03～0.05wt％，
Ti:0.01～0.02wt％，
Al:0.03wt％，
Cu:0.15wt％，
P:≤0.01％，
S:≤0.003％，
Ceq:0.40～0.41％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
在本发明限定的工艺条件下，本发明将C元素含量控制在0.03～0.06wt％范围内，作为优选的，如0.04wt％，0.05wt％；C元素作为间隙固溶原子，可以以低成本大幅提高制品强度，制品强度与碳含量成正比，焊接性能及塑韧性与之成反比，当C含量不小于0.03wt％时，C原子固溶在基体中，与适量的Nb、Ti等强碳化物形成元素相互作用，配合优化后的制备工艺，实现碳化物的弥散析出并细化晶粒，提高制品的基体强韧性；一定的含碳量也有利于提高钢的转炉脱碳能力。但是，当C含量高于0.06wt％时，制品的焊接性能和低温冲击韧性大幅下降。
本发明中，S的含量＜0.015wt％，P的含量＜0.004wt％，通过严格控制S、P等杂质元素获得高韧性，减少热裂和冷裂倾向。
本发明中，所述成型工艺采用JCOE成型，先用成型机将钢板一边弯折成“J”形，再将其另一边对称弯折成“O”形，成型步数为25～30步，单次压下量为3～8mm。
在工业上应用时，X70级管线钢弯管用钢制管过程主要包括成型、焊接、扩径、静水压试验。其中静水压试验采用520～550MPa静水压力。
本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，所述弯管的母材组织为回火后贝氏体组织，平均晶粒尺寸为4～10μm；焊缝组织为回火后贝氏体组织和准多边形铁素体，平均晶粒尺寸为5～12μm。作为优选，焊缝组织为回火后贝氏体组织和准多边形铁素体，其中准多边形铁素体占5～30％。
本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，所述弯管中母材抗拉强度不小于680MPa，-45℃冲击功不小于220J；焊接接头抗拉强度不小于660MPa，焊缝中心-45℃冲击功不小于140J。
经优化后，所述弯管中母材抗拉强度不小于680MPa，-45℃冲击功大于等于225J；焊接接头抗拉强度不小于660MPa，焊缝中心-45℃冲击功大于等于145J。
在高强韧性管线钢弯管的开发技术中，产品性能尤其是在确保母材和焊接接头强度的情况下，其焊缝中心在低温如-45℃冲击功每提高5J，都会对产品的安全提升一个等级，这有利于提高产品的安全使用性能。
作为优选方案，本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.04wt％，Si:0.20wt％，Mn:1.70wt％，Cr:0.20wt％，Mo:0.15wt％，Nb:0.05wt％，Ti:0.02wt％，Al:0.03wt％，Cu:0.15wt％，P:≤0.01％，S:≤0.003％，Ceq:0.40％，余量为Fe和其它不可避免的杂质时；控制：步骤2中的加热温度为930℃，推进速度为18mm/min，步骤3中在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷至室温；所得弯管中母材抗拉强度为685MPa，-45℃冲击功为227J；焊接接头抗拉强度为666MPa，焊缝中心-45℃冲击功为143J。
作为优选方案，本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.05wt％，Si:0.20wt％，Mn:1.7wt％，Cr:00.20wt％，Mo:0.15wt％，Nb:0.03wt％，Ti:0.01wt％，Al:0.03wt％，Cu:0.15wt％，P:≤0.01％，S:≤0.003％，Ceq:0.41％，余量为Fe和其它不可避免的杂质时；控制：步骤2中的加热温度为930℃，推进速度为18mm/min，步骤3中在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷至室温；所得弯管中母材抗拉强度为681MPa，-45℃冲击功为232J；焊接接头抗拉强度为662MPa，焊缝中心-45℃冲击功为147J。该方案的性能远远由于其他产品，尤其是在利用了少量Nb、Ti的情况下，获得了如此性能，大大超出了预计。
作为优选方案，本发明一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.05wt％，Si:0.20wt％，Mn:1.7wt％，Cr:00.20wt％，Mo:0.15wt％，Nb:0.05wt％，Ti:0.02wt％，Al:0.03wt％，Cu:0.15wt％，P:≤0.01％，S:≤0.003％，Ceq:0.41％，余量为Fe和其它不可避免的杂质时；控制：步骤2中的加热温度为930℃，推进速度为12mm/min，步骤3中在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷至室温；所得弯管中母材抗拉强度为684MPa，-45℃冲击功为230J；焊接接头抗拉强度为664MPa，焊缝中心-45℃冲击功为145J。
本发明中所用在线控冷过程，是将成型的弯管置入在线冷却装置进行在线控冷，淬火介质为盐水，盐水浓度为8～12％，冷却方式为喷水冷却，终冷温度200～250℃，随后管线钢弯管空冷至室温。在线控冷配合低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制过程，可以充分利用热煨弯制对制品的组织影响，无需重新奥氏体化便能直接获得强韧性优异的淬火态制品，缩短工序，提高生产效率；在500～650℃中温范围内，清水介质处于蒸汽膜阶段，冷却能力较差，难以有效淬透制品，采用盐水淬火，有利于制品的性能发挥；在200～300℃的温度范围内，清水介质和盐水介质均的冷却能力过强，容易使制品产生微裂纹，甚至变形，采用喷水冷却，并在200～250℃终冷，能有效避免微裂纹和变形的产生，提高制品的低温冲击韧性。
本发明中所用回火风冷过程，是将淬火后的弯管置入井式电阻炉中进行回火处理，回火温度为550～650℃，回火保温时间为60～120min，保温后风冷至室温，风速1～3m/s。风冷有利于降低制品在回火脆性温度区间的停留时间，从而提高制品的低温冲击韧性；
本发明的技术方案有如下有益效果：
1.本发明基于低碳低合金化设计，选择合适的焊接材料和焊接工艺，优化热煨弯制、在线控冷和回火风冷方案，所得管线钢弯管及其焊接接头均在兼顾强度的同时表现出优异的低温冲击韧性，其母材抗拉强度不小于680MPa，-45℃冲击功不小于220J；焊接接头抗拉强度不小于660MPa，焊缝中心-45℃冲击功不小于140J。
2.本发明选择合适的焊接材料和焊接工艺，优化焊缝组织性能，焊接采用四丝埋弧焊，焊缝深而窄，热影响区窄，并通过焊接材料的选择提高焊缝的低温冲击韧性。
3.本发明优化工艺参数且合并热煨弯制和在线控冷过程，在保证性能的同时缩短工艺流程，提高生产效率。热煨弯制过程采用优化的低奥氏体化温度和慢推进速度，低奥氏体化温度有利于抑制奥氏体晶粒的粗化，慢推进速度有利于促进成分的充分固溶和抑制变形微裂纹的形核长大，为后续的在线控冷过程做准备；在线控冷过程采用盐水淬火，终冷温度为200～250℃，随后空冷至室温，在中温范围内快速冷却，有效淬透制品，在低温范围内缓慢冷却，抑制制品的微裂纹产生和局部变形，提高制品的强韧性。配合后续的回火过程，有效析出弥散相，风冷冷却也有利于降低制品在回火脆性温度区间的停留时间，从而提高制品的低温韧性。
附图说明
图1为本发明所设计高韧性管线钢弯管在制管后的工艺流程及相关参数图；
图2为本发明实施例1获得的管线钢弯管的母材组织OM照片；
图3为本发明实施例1获得的管线钢弯管的焊缝组织OM照片；
图4为本发明实施例3获得的管线钢弯管的母材组织OM照片；
图5为本发明实施例3获得的管线钢弯管的焊缝组织OM照片。
具体实施方式
为进一步阐明本发明要解决的技术问题、技术方案和技术效果，下面将结合附图及实施例进行具体描述，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明针对现有的问题，提供了一种高强韧性X70管线钢弯管及其焊接接头的热加工方法，采用制管、低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制、在线控冷和回火风冷，制管后的热加工工艺如图1所示，获得一种高强韧性X70管线钢弯管及其焊接接头的热加工方法。其中，制管过程中的JCOE成型步数为26步，单次压下量在6mm左右，焊接过程的合缝及预焊在合缝预焊机上焊接，内焊和外焊均采用四丝埋弧自动焊，第一丝为直流反接，第二至第四丝为交流；内焊工艺为第一丝电流950A、电压35V；第二丝电流850A、电压38V；第三丝电流700A、电压40V；第四丝电流600A、电压42V；焊接速度为160mm/min。外焊工艺为第一丝电流1100A、电压34V；第二丝电流900A、电压38V；第三丝电流700A、电压40V；第四丝电流600A、电压42V；焊接速度为160mm/min；焊丝为H08C，焊剂为SJ-101G；扩径率为0.8％左右，静水压力为540MPa左右；慢速热煨弯制加热温度为840～1000℃(具体见表2)，推进速度为5～30mm/min(具体见表2)；在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷或清水淬火至室温(具体见表2)；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷或空冷(具体见表2)至室温，风冷冷速为2m/s。
表1列出了本技术方案实施例和对比例C元素的质量百分数。表1未列出的元素及对应含量如下：其中Si为0.20wt％，Mn为1.7wt％，Cr为0.20wt％，Al为0.03wt％，Cu为0.15wt％，Mo为0.15wt％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中P<0.01wt％、S<0.003wt％；这些元素及含量在本发明的对比例和实施例中是一致的。
表1实施例和对比例的主要合金元素质量百分数
Figure BDA0003662863820000071
Figure BDA0003662863820000081
将本方案选择的X70管线钢板进行制管后，对管线钢管进行热煨弯制、在线控冷和回火风冷处理。表2列出了实施例和对比例在制管后的工艺方案。
表2实施例和对比例在制管后的主要工艺参数
工艺方案 加热温度/℃ 推进速度mm/min 淬火方式 回火冷却方式
实施例1 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
实施例2 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
实施例3 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
实施例4 890 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
实施例5 930 12 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例1 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例2 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例3 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例4 930 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例5 1000 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例6 840 18 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例7 930 30 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例8 930 5 盐水淬火/250℃终冷 风冷
对比例9 930 18 清水淬火至室温 风冷
对比例10 930 18 盐水淬火/250℃终冷 空冷
按照标准GB/T 228.1-2010测试屈服强度、抗拉强度，按照GB/T 229-2020测试管线钢弯管的母材和焊缝在-45℃下的冲击吸收功，结果如表3所示。
表1实施例和对比例的力学性能指标
Figure BDA0003662863820000091
由表3可以看出，本发明实施例的一种高强韧性X70级管线钢弯管，母材抗拉强度不小于680MPa，-45℃冲击功不小于215J；焊接接头抗拉强度不小于660MPa，焊缝中心-45℃冲击功不小于130J；管线钢弯管的母材组织为回火后贝氏体组织，平均晶粒尺寸为4～10μm；焊缝组织为回火后贝氏体组织和少量准多边形铁素体(多边形铁素体约为5～30％)，平均晶粒尺寸为5～12μm。实施例1、实施例3的母材组织金相照片分别如图2、图4所示，其晶粒细小均匀，第二相弥散分布，母材部位表现出良好的强度和优异的低温冲击韧性；实施例1、实施例3的焊缝组织金相照片分别如图3、图5所示，其组织以回火后贝氏体为主，晶粒细小且呈交叉分布，少量准多边形晶粒分布于回火后贝氏体周围，为基体组织提供韧性，因此，焊缝部位同样表现出良好的强度和优异的低温冲击韧性。
由对比例1、实施例1、实施例2、对比例2可知，随着C含量增加，制品母材和焊接接头强度提高，低温冲击韧性降低，当C含量在本申请保护范围内时，其母材和焊接接头均具有良好的强韧性，但是，当C含量超出本申请保护范围时，两者的强度和低温冲击韧性均难以兼得；由对比例3、实施例1、实施例3、对比例4可知，随着(Nb+Ti)含量增加，制品母材和焊接接头强度提高，低温冲击韧性降低，当Nb和Ti含量在本申请保护范围内时，其强韧性好，但是，当Nb和Ti含量超出本申请保护范围时，其母体、接头强度和低温冲击韧性难以兼顾。
当热煨弯制过程的加热温度在本申请保护范围内时，如实施例2、实施例3，制品母材和焊接接头强韧性好，随着加热温度降低，强度增加，低温冲击韧性降低，当加热温度高于本申请保护范围时，如对比例5，加热温度过高导致晶粒粗化，母材和焊接接头的强度大幅度降低，韧性基本不变，综合力学性能下降，当加热温度低于本申请保护范围时，如对比例6，加热温度过低导致合金元素固溶不充分，降低淬火效果，且较低的变形温度使得热煨弯制过程制品内部微裂纹形核扩展的可能性增加，母材和焊接接头的低温冲击韧性大幅度降低，难以满足管线钢弯管的服役需求；当热煨弯制过程的推进速度在本申请保护范围内时，如实施例2、实施例3、实施例5，制品的母材和焊接接头在兼顾强度的同时具有优良的低温冲击韧性，随着推进速度的增加，强度增加，低温冲击韧性降低，当推进速度高于本申请保护范围时，如对比例7，推进速度过高导致加热时间缩短，合金元素固溶不充分，淬火效果不佳，同时，制品内部，尤其是焊接接头部位在变形过程中易产生裂纹的萌生和扩展，导致低温冲击韧性降低，当推进速度低于本申请保护范围时，如对比例8，推进速度过低导致加热时间延长，容易使晶粒粗化，尤其促进焊缝区晶粒组织的异常长大，所得制品母材和焊接接头的综合力学性能较差。
当淬火方式采用本申请保护范围内的盐水淬火至250℃后空冷的方式时，如实施例3，因盐水在中温区域优异的冷却能力，制品得到更好的淬透效果，又因在低温区域空冷，制品的微裂纹和变形产生的可能性下降，因此，制品的母材和焊接接头均在兼顾强度的同时拥有优异的低温冲击韧性，当淬火方式采用本申请保护范围外的清水淬火至室温时，如对比例9，因清水介质在中温区域处于蒸汽膜阶段，冷却能力较差，难以有效淬透制品，在低温区域又冷却过快，促进微裂纹和变形的产生，因此，制品的母材和焊接接头的强度和低温冲击韧性均出现不同程度的下降。
当回火的冷却方式采用本申请保护范围内的风冷时，如实施例3，因风冷冷速相对空冷快，制品在回火脆性温度区间内停留时间较短，有利于抑制回火脆性，因此，制品的母材和焊接接头均表现出良好的低温冲击韧性，当回火的冷却方式采用本申请保护范围外的空冷时，如对比例10，因空冷过慢的冷却速度，导致制品母材和焊接接头的强度和低温冲击韧性均出现不同程度的降低。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：其制备方法包括下述步骤：
步骤1
将X70级管线钢弯管用钢制管；所述制管包括成型、焊接、扩径；
步骤2
将得到的直焊缝母管在低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制成型；
步骤3
将弯制成型的管件进行在线控冷和回火风冷处理；
步骤1的管缝焊接过程中，在接缝处使用合缝预焊机预焊，形成连续焊缝，随后采用四丝埋弧自动焊进行内外精焊，第一丝为直流反接，第二至第四丝为交流。焊接工艺参数为第一丝电流为950～1150A，电压为30～36V；第二丝电流为750～1000A，电压为32～38V；第三丝电流为650～800A，电压为34～40V；第四丝电流为550～700A，电压为35～42V，焊接速度为140～190mm/min；所用焊丝包括H08C焊丝，所用焊剂包括SJ-101G焊剂；
所述扩径采用0.5～0.16％扩径率；
所述步骤2包括直焊缝母管在低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制；
低奥氏体化温度下慢速率热煨弯制过程是将步骤1得到的直焊缝母管置入高温感应管式加热炉中加热弯制，加热温度为880～950℃，推进速度为10mm/min～25mm/min；
所述步骤3中所述在线控冷过程，将成型的弯管置入在线冷却装置进行在线控冷，淬火介质为盐水，盐水浓度为8～12％，冷却方式为喷水冷却，终冷温度200～250℃，随后管线钢弯管空冷至室温；
所述的回火风冷过程，将淬火后的弯管置入井式电阻炉中进行回火处理，回火温度为550～650℃，回火保温时间为60～120min，随后风冷至室温，风速1～3m/s。
2.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：
所述X70级管线钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.03～0.06wt％，
Si:0.15～0.25wt％，
Mn:1.40～1.80wt％，
Cr:0.10～0.20wt％，
Mo:0.10～0.20wt％，
Nb:0.03～0.06wt％，
Ti:0.008～0.03wt％，
Al:0.02～0.04wt％，
Cu:0.10～0.20wt％，
P:≤0.015％，
S:≤0.004％，
Ceq:0.31～0.45％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：
所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.04～0.05wt％，
Si:0.20wt％，
Mn:1.70wt％，
Cr:0.20wt％，
Mo:0.15wt％，
Nb:0.03～0.05wt％，
Ti:0.01～0.02wt％，
Al:0.03wt％，
Cu:0.15wt％，
P:≤0.01％，
S:≤0.003％，
Ceq:0.40～0.41％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：步骤1所述成型工艺采用JCOE成型，先用成型机将钢板一边弯折成“J”形，再将其另一边对称弯折成“O”形，成型步数为25～30步，单次压下量为3～8mm。
5.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：所述弯管的母材组织为回火后贝氏体组织，平均晶粒尺寸为4～10μm；焊缝组织为回火后贝氏体组织和准多边形铁素体，平均晶粒尺寸为5～12μm。
6.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：所述弯管中母材抗拉强度不小于680MPa，-45℃冲击功不小于220J；焊接接头抗拉强度不小于660MPa，焊缝中心-45℃冲击功不小于140J。
7.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.04wt％，Si:0.20wt％，Mn:1.70wt％，Cr:0.20wt％，Mo:0.15wt％，Nb:0.05wt％，Ti:0.02wt％，Al:0.03wt％，Cu:0.15wt％，P:≤0.01％，S:≤0.003％，Ceq:0.40％，余量为Fe和其它不可避免的杂质时；控制：步骤2中的加热温度为930℃，推进速度为18mm/min，步骤3中在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷至室温；所得弯管中母材抗拉强度为685MPa，-45℃冲击功为227J；焊接接头抗拉强度为666MPa，焊缝中心-45℃冲击功为143J。
8.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.05wt％，Si:0.20wt％，Mn:1.70wt％，Cr:0.20wt％，Mo:0.15wt％，Nb:0.03wt％，Ti:0.01wt％，Al:0.03wt％，Cu:0.15wt％，P:≤0.01％，S:≤0.003％，Ceq:0.41％，余量为Fe和其它不可避免的杂质时；控制：步骤2中的加热温度为930℃，推进速度为18mm/min，步骤3中在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷至室温；所得弯管中母材抗拉强度为681MPa，-45℃冲击功为232J；焊接接头抗拉强度为662MPa，焊缝中心-45℃冲击功为147J。
9.根据权利要求1所述的一种带焊接接头的高强韧性X70管线钢弯管，其特征在于：当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
当所述X70级管线钢弯管用钢中各化学成分质量百分比为：
C:0.05wt％，Si:0.20wt％，Mn:1.70wt％，Cr:0.20wt％，Mo:0.15wt％，Nb:0.05wt％，Ti:0.02wt％，Al:0.03wt％，Cu:0.15wt％，P:≤0.01％，S:≤0.003％，Ceq:0.41％，余量为Fe和其它不可避免的杂质时；控制：步骤2中的加热温度为930℃，推进速度为12mm/min，步骤3中在线控冷采用盐水淬火至250℃后空冷；回火过程回火温度为600℃，回火保温时间为90min，最后风冷至室温；所得弯管中母材抗拉强度为684MPa，-45℃冲击功为230J；焊接接头抗拉强度为664MPa，焊缝中心-45℃冲击功为145J。
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