CN117758147A - 一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管及其制造方法 - Google Patents

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CN117758147A CN202311783794.9A CN202311783794A CN117758147A CN 117758147 A CN117758147 A CN 117758147A CN 202311783794 A CN202311783794 A CN 202311783794A CN 117758147 A CN117758147 A CN 117758147A
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费新刚
李刚
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Abstract

本发明提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Ni≤0.30％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，余量Fe及含不可避免的微量杂质。本发明的含铌低碳锰钢海工机械用钢管具有生产成本较低、高强度、易加工切削、冷加工延展性优良、耐腐蚀、易焊接等性能。

Description

一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管及其制造方法
技术领域
本发明涉及耐腐蚀海工机械用管技术领域，特别涉及一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管及其制造方法。
背景技术
目前世界的能源体系中石油、天然气等化石能源还占据能源结构中的主体地位，近年来世界经济的复苏及缓慢增长极大带动了石油、天然气等化石能源需求的急速增长，陆地石油天然气等资源已开采数百年，日益枯竭。因此人类已逐渐将目光投向海洋石油天然气领域。
海洋油气田的特性是在多数石油或天然气中含有一定H2S等酸性气体，易给输送管道及各类油田管道机械零部件造成腐蚀，其腐蚀方式主要有HIC(氢致裂纹)及SSC(应力腐蚀)两种方式，目前抗HIC及SSC管线管应用较多，但易加工且冷加工延展性优良的海工机械用管应用的报道较少。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管及其制造方法，该含铌低碳锰钢海工机械用钢管具有生产成本较低、高强度、易加工切削、冷加工延展性优良、耐腐蚀、易焊接等性能。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Ni≤0.30％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，余量Fe及含不可避免的微量杂质。
进一步地，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.16％，Si：0.25～0.45％，Mn：1.10～1.45％，P≤0.02％，S≤0.008％，V：0.03～0.08％，Nb：0.01-0.08％，Ti：0.02-0.08％，Ni：0.02-0.20％，Mo：0.01-0.1％，Cu：0.01-0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质；优选地，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.11～0.15％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.20～1.45％，P：0.015～0.02％，S：0.006～0.008％，V：0.05～0.08％，Nb：0.04-0.07％，Ti：0.04-0.08％，Ni：0.03-0.05％，Mo：0.01％，Cu：0.04-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，所述钢管的化学成分中，其中，C和Nb的质量含量比为(1.5～8)：1；
和/或，所述钢管的化学成分中，其中，V+Nb+Ti≤0.25％；优选地，V+Nb+Ti≤0.20％；
和/或，所述钢管的壁厚为5-76.2mm；
和/或，所述钢管的屈服强度Rp0.2为400～550MPa，抗拉强度Rm≥
540MPa，延伸率≥30％，表面硬度≤258HBW，纵向全尺寸冲击≥80J。
除此之外，本发明还提供了上述的含铌低碳锰钢海工机械用钢管的制造方法，包括以下步骤：
(1)冶炼得到钢水，所述钢水的化学成分按重量百分比计为：C：0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Ni≤0.30％，V+Nb+Ti≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，余量为Fe及含不可避免微量夹杂；
(2)将步骤(1)冶炼得到的钢水经过连铸制得圆管坯；
(3)对步骤(2)得到的圆管坯依次进行环形炉加热、轧管、冷床冷却和预矫直，得到毛管；
(4)将所述步骤(3)得到的毛管加热至840～940℃后用水进行淬火，待钢管冷却至50℃以下后进行回火，回火后进行温矫得到所述含铌低碳锰钢海工机械用钢管。
进一步地，所述步骤(1)中，冶炼包括电炉炼钢和LF炉精炼；
优选地，所述电炉炼钢时，脱氧剂加入量：2.0～6.5kg/t，Al块加入量2.5～4.5kg/t；所述LF炉精炼时，合成渣用量≥500kg/t；
优选地，所述步骤(1)中，LF炉出钢前4～15分钟内加入钛铁合金，加入量为0.6kg/t；
优选地，所述LF炉精炼末期，静吹前喂Ca-Si丝0.3～0.9kg/t或纯Ca线0.15～0.25kg/t；更优选地，静吹时间≥18min；
优选地，所述步骤(1)中，LF炉出钢温度为1560～1595℃。
进一步地，所述步骤(2)的连铸过程中，中间包温度控制为1540～1600℃。
进一步地，所述步骤(3)中，环形炉加热温度控制为1220～1280℃；
和/或，所述步骤(3)的轧管依次包括穿孔、ASSSEL轧制或连轧、及张力减径；
和/或，所述步骤(3)得到的毛管的外径公差为-0.5％～+1％D，壁厚公差为≥-12.5％t，管体椭圆度≤80％、壁厚不均度≤16％、弯曲度控制为全长弯曲度≤0.2％L、管端弯曲度为管端1.5m长度范围≤2.5mm。
进一步地，所述步骤(4)中，将毛管加热至840～940℃过程中包括三个加热段，其中，第一个加热段的加热温度控制为840～900℃，第二个加热段的加热温度控制为900～920℃，第三个加热段即均热段的温度控制为920～940℃。
进一步地，所述步骤(4)中，所述淬火采用外喷淋加内轴流的水淬方式进行，其中，外喷淋时间15～60秒，内轴流时间15～60秒；外喷淋水量600～2500m3/h，内轴流水量400～1200m3/h。
进一步地，所述步骤(4)中，控制温矫结束的温度大于450℃；
和/或，回火加热温度范围是540～640℃，回火时间为(3～4min/mm)×D，其中，D为钢管壁厚，单位为mm。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下技术效果：
(1)根据本发明的含铌低碳锰钢耐腐蚀海工机械用钢管，合金含量较低，生产成本较低。
(2)根据本发明的含铌低碳锰钢耐腐蚀海工机械用钢管，表面硬度较低，易于切削加工。
(3)根据本发明的含铌低碳锰钢耐腐蚀海工机械用钢管，强度较高，金属冷加工延展性优良，利于进行冷旋压或冷旋扩等金属冷加工。
(4)根据本发明的含铌低碳锰钢耐腐蚀海工机械用钢管，具有优异的抗HIC及抗SSC性能。
(5)本发明中，钢管回火后，温矫有利于降低材料残余应力，减少或避免钢管加工后变形；同时控制温矫结束的温度能保证钢管外表面的氧化皮大部分被矫落。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例1中经淬火及回火热处理后钢管的组织图片；
图2为本发明实施例2中经淬火及回火热处理后钢管的组织图片；
图3为本发明实施例3中经淬火及回火热处理后钢管的组织图片；
图4为本发明实施例1的钢管HIC试验后的外形图；
图5为本发明实施例2的钢管HIC试验后的外形图；
图6为本发明实施例3的钢管HIC试验后的外形图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。
在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。
根据本发明的第一个方面，提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，余量Fe及含不可避免的微量杂质。
本发明中，所述钢管的成分设计原理是采用适量的C、Mn，通过加入微量Nb、V、Ti等微合金化元素在相互间的协同作用下，同时加入少量Mo、Cu、Ni等元素，结合特定调质工艺，以便最终保证各项力学性能，尤其是优异的抗HIC性能及抗SSC性能。
作为一种优选实施方式，本发明的含铌低碳锰钢海工机械用钢管包括如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.16％，Si：0.25～0.45％，Mn：1.10～1.45％，P≤0.02％，S≤0.008％，V：0.03～0.08％，Nb：0.01-0.08％，Ti：0.02-0.08％，Ni：0.02-0.20％，Mo：0.01-0.1％％，Cu：0.01-0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质；更优选地，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.11～0.15％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.20～1.45％，P：0.015～0.02％，S：0.006～0.008％，V：0.05～0.08％，Nb：0.04-0.07％，Ti：0.04-0.08％，Ni：0.03-0.05％，Mo：0.01％，Cu：0.04-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。
作为一种优选实施方式，所述钢管的化学成分中，其中，C和Nb的含量比为(1.5～8)：1(例如：1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1以及任意两点之间的数值范围)。
可选地，所述钢管的化学成分中，其中，V+Nb+Ti≤0.25％；优选地，V+Nb+Ti≤0.20％。
本发明的含铌低碳锰钢海工机械用钢管的主要的基本元素的添加原理如下：
C：C是钢中成本最低、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化可提高钢的强度，但碳含量过高对钢的韧性及焊接性能带来不利影响，因此海工机械用管的发展趋势是尽可能降低C含量，但考虑到强度及韧性的匹配关系，将C含量控制在不高于0.16％(例如，0.10％、0.12％、0.14％、0.15％)。
Mn：Mn可通过固溶强化提高钢的强度，在海工机械用管中添加Mn补偿因C含量降低而引起强度减小，Mn可以扩大γ相区同时可降低钢的γ→α相变温度，利于获得细小的相变产物，从而提高钢的韧性，降低韧脆性转变温度，Mn也是提高钢的淬透性元素。考虑到Mn偏析对抗HIC性能不利，同时兼顾考虑强度要求，本发明中Mn含量设计在1.10～1.70％(例如，1.15％、1.20％、1.30％、1.40％、1.50％、1.60％)，以减轻因Mn较高所带来的中心偏析，连铸时采用轻压下技术。
Nb：Nb是海工机械用管中最主要的微合金化元素之一，细化晶粒的作用非常明显。通过Nb的固溶及热轧过程中Nb的析出可减少形变奥氏体的回复、再结晶，使钢具有高强度和高韧性，经多次试验证明，C和Nb含量比对钢管的性能有一定的影响，如果Nb含量相对C含量过高会增加成本，细化晶粒效果改善不明显，还会造成Nb元素富集；反之如果过低，细化晶粒效果改善不明显，影响晶粒度和组织均匀性，因此需要控制C和Nb的质量含量比在(1.5～8):1的范围之内。更进一步地，通过上述C与Nb含量的关系，因此确定了Nb含量范围为Nb≤0.10％(例如，0.04％、0.05％、0.07％、0.08％)。
V：具有析出强化和晶粒细化作用，在Nb、V、Ti三种微合金化元素中复合作用时，V主要起析出强化作用。本发明中V含量设计在V≤0.10％(例如，0.04％、0.05％、0.07％、0.08％)。
Ti：Ti是固N元素，Ti/N的含量计量比为3，即利用0.02％左右的Ti就可固定钢中60ppm以下的N，在管坯连铸过程中可形成TiN析出相，也可有效阻止管坯在加热过程中奥氏体晶粒的长大，有利于提高Nb在奥氏体中的固溶度，同时可提高焊接热影响区的冲击韧性，是海工机械用管不可缺少的元素，但过高的Ti会形成大的TiN夹杂，影响冲击韧性性能，因此本发明将Ti含量控制在不高于0.10％(例如，0.04％、0.05％、0.07％、0.08％)。另外，V+Nb+Ti的三种微合金化元素的含量可以控制在0.25％以下；更优选地，V+Nb+Ti的三种微合金化元素还能进一步控制在0.2％以下，其不仅节省了原料成本，还可以得到性能更加优异的钢材。
Ni：镍可以提高合金的耐腐蚀性,可以抵御酸、碱、盐等多种腐蚀介质的侵蚀。因此，将镍添加到合金中可以提高合金的耐腐蚀性。镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，对塑性的影响不显著。镍在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小。
Mo：钼元素能够与Fe形成强化相，改善钢的晶界界面连续性，提高晶界平衡界面剪切强度，从而增强钢的硬度和强度。Mo元素能够形成强化相和沉淀物，阻碍晶格缺陷的移动和扩展，从而提高钢的耐疲劳性。Mo元素能够提高钢的耐腐蚀性，主要是因为Mo能够形成防御层从而阻止氧、氯、硫等对钢的侵蚀。钼提高钢的淬透性，钼提高钢的回火稳定性。作为单一合金元素存在时，增加钢的回火脆性；与锰等并存时，钼又能降低或抑制因其他元素所导致的回火脆性。
Cu：铜可以加强钢的强度和硬度，特别是低碳钢。这主要是因为铜可以提高钢的冷加工硬化能力和回火稳定性，促进了晶界阻滞和弥散析出相形成。这样可以使得钢的抗拉强度、屈服强度和硬度得到显著提高，同时保持钢的良好的塑性和韧性。铜在钢中形成了铜化合物(如Cu2S等)，这些化合物对抗氧化腐蚀和硫化腐蚀具有较高的抵抗能力。因此，铜可以提高钢的抗腐蚀性能，特别是在含有硫化物的腐蚀介质中，如海水等。此外，铜还能够降低钢的晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹的倾向。
S和P：S和P是海工机械用管中不可避免的有害杂质元素，越低越好，可通过超低硫及Ca化处理改变硫化物形态，可使海工机械用管具有较高的冲击韧性。
本发明钢中，涉及的其他不可避免的杂质包括：A类、B类、C类和D类粗、细系夹杂物，杂质含量优选粗类：A类≤2.0级、B类≤2.0级、C类≤1.0级、D类≤1.0级，粗类A+B+C+D≤6.0；杂质含量优选细类：A类≤2.0级、B类≤2.0级、C类≤1.0级、D类≤1.0级，细类A+B+C+D≤6.0。
作为一种优选实施方式，本发明的含铌低碳锰钢海工机械用钢管的厚度为5-76.2mm；
优选地，所述钢管的屈服强度Rp0.2为400～550MPa，抗拉强度Rm≥540MPa，延伸率≥30％，表面硬度≤258HBW，纵向全尺寸冲击≥80J。
根据本发明的第二个方面，提供了上述含铌低碳锰钢海工机械用钢管的制造方法，包括以下步骤：
(1)冶炼得到钢水，所述钢水的化学成分按重量百分比计为：C:0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Ni≤0.30％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，余量Fe及含不可避免微量夹杂；
(2)将步骤(1)冶炼得到的钢水经过连铸制得圆管坯；
(3)对步骤(2)得到的圆管坯依次进行环形炉加热、轧管、冷床冷却和预矫直，得到毛管；
(4)将所述步骤(3)得到的毛管加热至840～940℃后用水进行淬火，待钢管冷却至50℃以下后进行回火，回火后进行温矫得到本发明的含铌低碳锰钢海工机械用钢管。
作为一种优选实施方式，所述步骤(1)中，冶炼包括电炉炼钢和LF炉精炼；
优选地，所述电炉炼钢时，脱氧剂加入量：2.0～6.5kg/t，Al块加入量2.5～4.5kg/t；所述LF炉精炼时，合成渣用量≥500kg/t；更优选地，所述脱氧剂为碳化硅脱氧剂；所述合成渣的成分及其质量比为：CaO为50％，Al2O3为20％，SiO2为30％。
优选地，所述步骤(1)中，LF炉出钢前4～15分钟内加入钛铁合金至钢水中钛含量符合钢成分要求，例如加入量为0.6kg/t；加入钛铁合金的目的是为了确保Ti含量，进一步的，在出钢前加入更便于溶解及搅拌扩散均匀。
优选地，所述LF炉精炼末，静吹前喂Ca-Si丝0.3～0.9kg/t或纯Ca线0.15～0.25kg/t；更优选地，静吹时间≥18min；
优选地，所述步骤(1)中，LF炉出钢温度为1560～1595℃。
作为一种优选实施方式，所述步骤(2)的连铸过程中，中间包温度控制为1540～1600℃；
作为一种优选实施方式，所述步骤(3)中，环形炉加热温度控制为1220～1280℃；
作为一种优选实施方式，所述步骤(3)的轧管包括依次穿孔、ASSSEL轧制或连轧、及张力减径。
作为一种优选实施方式，所述步骤(3)得到的毛管的外径公差为-0.5％～+1％D，壁厚公差为≥-12.5％t，管体椭圆度≤80％、壁厚不均度≤16％、弯曲度控制为全长弯曲度≤0.2％L、管端弯曲度为管端1.5m长度范围≤2.5mm。
作为一种优选实施方式，所述步骤(4)中，将毛管加热至840～940℃过程中包括三个加热段，其中，第一个加热段的加热温度控制为840～900℃，加热时间为(30～50s/mm)×D，其中，D为钢管壁厚，单位为mm；第二个加热段的加热温度控制为900～920℃，加热时间为(40～60s/mm)×D，其中，D为钢管壁厚，，单位为mm；第三个加热段即均热段的温度控制为920～940℃，加热时间为(50～70s/mm)×D，其中，D为钢管壁厚，单位为mm。本发明优化了淬火炉炉温制度，分段式温度梯度式加热控温，减少了钢管在加热段内外表面的氧化。
作为一种优选实施方式，所述步骤(4)中，所述淬火采用外喷淋加内轴流的水淬方式进行，其中，外喷淋时间15～60秒，内轴流时间15～60秒；外喷淋水量600～2500m3/h，内轴流水量400～1200m3/h。
作为一种优选实施方式，所述步骤(4)中，控制温矫结束的温度大于450℃；温矫结束的温度大于450℃能保证钢管外表面的氧化皮大部分被矫落。
作为一种优选实施方式，所述步骤(4)中，回火加热温度范围是540～640℃，回火时间为(3～4min/mm)×D，其中，D为钢管壁厚，单位为mm。
下面将结合说明书附图和本发明的实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
实施例1-3
实施例1-3提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，生产规格为537×28mm(外径×壁厚)海工管道阀门设备焊接连接用管及406.4mm×24.1mm(外径×壁厚)80Ksi钢级海工管道增压设备焊接连接用管。
实施例1-3中钢种的主要化学成分及其含量(wt％)见表1：
表1
实施例1-3的含铌低碳锰钢海工机械用钢管的生产工艺流程为：炼钢→Ф500连铸→穿孔→ASSEL机组热轧→张力减径→冷却→预矫直→漏磁探伤→调质热处理→温矫→探伤→精整检验→管端倒棱→普通包装。上述工艺流程，可根据客户要求，在冷却和矫直工序之间增加倍尺锯切要求。
具体地，钢管的制造方法包括如下步骤：
(1)通过电炉炼钢和LF炉精炼，得到表1所示成分的目标钢水；其中，原材料为：低As、Sn等五害元素及低S、P的铁水、生铁和优质废钢配料，配碳量按1.0～2.0％控制；电炉出钢温度为1560～1595℃；LF精炼过程中，出钢前4～16分钟内加入钛铁0.6kg/t；
(2)将冶炼得到的钢水连铸为圆坯(即，圆管坯)，其中，弧形连铸中间包的温度控制为1550±10℃；
(3)对圆管坯依次进行环形炉加热、穿孔、ASSEL轧制、张力减径、冷床冷却、锯切，其中，环形炉加热温度控制为1230±10℃；通过穿孔、ASSEL轧制或连轧、张力减径、冷床冷却、矫直将钢管的几何尺寸控制为外径公差为-0.5％～+0.9％D，壁厚公差为≥-12％t，管体椭圆度≤80％、壁厚不均度≤≤16％、弯曲度控制为全长弯曲度≤0.15％L、管端弯曲度为管端1.5m长度范围≤2.0mm；
(4)采用连续式步进炉生产线进行调质热处理，将钢管加热至840～940℃后用水进行淬火，钢管冷却至50℃以下后进行回火，回火加热温度范围是580±15℃(即，565～595℃)，回火后进行温矫。其中，淬火前钢管加热通过3个加热段来实现，第一个加热段的加热温度控制为870±15℃(即，855～885℃)，第二个加热段的加热温度控制为910±10℃(即，900～920℃)，第三个加热段即均热段的温度控制为930±10℃(即，920～940℃)；淬火采用外喷淋加内喷的冷却方式进行；冷却时先开外喷淋，后开始内喷；喷水结束时先结束内喷，后结束外喷淋；外喷淋时间15～20秒，内喷时间15～20秒；外喷淋水量2000～2300m3/h，内轴流水量700～1000m3/h；
(5)温矫工序后，温度不低于500℃的钢管经传动链前送并圆周方向滚动，随后，钢管进行高压气在线吹扫，使氧化皮脱落。温矫保证钢管较好的外表面质量及直度。
表2列出了实施例1-3中的主要工艺参数
表2
每个实施例均抽取两份分析试样，编号为实施例1A，实施例1B，实施例2A，实施例2B，实施例3A，实施例3B，并对其进行力学性能测试，测试结果如表3所示：
表3
由表3可以看出，实施例1-3制得的含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其力学性能达到如下指标：Rp0.2为400～550MPa，抗拉强度Rm为≥540MPa，延伸率≥30％，高延伸性能使具有优异的冷加工或热加工性能；表面硬度≤258HBW，易于切削；具有优异的抗HIC及抗SSC性能。冲击韧性：纵向全尺寸≥80J。可见，所有力学性能均满足标准要求，金相组织见图1-3，组织为回火索氏体组织。
对实施例1-3所生产的钢管进行抗HIC试验标准和SSC试验，试验结果如表4所示：
表4
由表4可看出，实施例1-3制得的含铌低碳锰钢海工机械用钢管均达到了优异的抗HIC及抗SSC性能，经HIC试验后的外形图如图4-6所示。
对比例1
本对比例提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其制造方法步骤参数均与实施例1一致，不同之处在于：钢种的主要化学成分中C和Nb的含量比为1:1；
本对比例的钢种的主要成分及其含量(wt％)为：C：0.11％，Si：0.25％，Mn：1.20％，P：0.02％，S：0.006％，V：0.05％，Nb：0.1％，Ti：0.04％，Ni：0.03％，Mo：0.01％，Cu：0.06％。
对比例2
本对比例提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其制造方法步骤参数均与实施例1一致，不同之处在于：钢种的主要化学成分中C和Nb的含量比为11:1；
本对比例的钢种的主要成分及其含量(wt％)为：C：0.11％，Si：0.25％，Mn：1.20％，P：0.02％，S：0.006％，V：0.05％，Nb：0.01％，Ti：0.04％，Ni：0.03％，Mo：0.01％，Cu：0.06％。
对比例3
本对比例提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其制造方法步骤参数均与实施例2一致，不同之处在于：钢种的主要化学成分中V+Nb+Ti含量为0.3％；
本对比例的钢种的主要成分及其含量(wt％)为：C：0.15％，Si：0.4％，Mn：1.45％，P：0.015％，S：0.008％，V：0.1％，Nb：0.1％，Ti：0.1％，Ni：0.04％，Mo：0.01％，Cu：0.05％。
对比例4
本对比例提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其制造方法步骤参数均与实施例1一致，不同之处在于：步骤(5)温矫工序后，钢管温度为440℃。本对比例制得的钢管表面氧化皮厚实。
对比例5
本对比例提供了一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其制造方法步骤参数均与实施例1一致，不同之处在于：步骤(4)中，淬火前钢管直接加热至930±10℃，未分3个加热段进行加热。
对比例1-5所生产的钢管进行力学性能测试，测试结果如表5所示：
表5
对比例1-5所生产的钢管进行抗HIC试验标准和SSC试验，试验结果如表6所示：
表6
从表5可看出，对比例1和2中C和Nb的含量比不在(1.5～8):1的范围内，得到的钢管的屈服强度会有所下降，并且低温冲击功下降、不稳定；对比例3中由于V+Nb+Ti含量过高，易形成复合类夹杂物，通不过SSC试验，因此SSC试验中，钢管在120小时内断裂(如表6所示)；对比例4得到钢管表面氧化皮厚实，对拉伸性能的结果造成影响，冲击试样表面一般经过加工，对冲击试验结果影响不大的；对比例5中因未分阶段进行加热，易造成钢管性能不均匀，冲击性能不均匀比较明显。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Ni≤0.30％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，余量Fe及含不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.16％，Si：0.25～0.45％，Mn：1.10～1.45％，P≤0.02％，S≤0.008％，V：0.03～0.08％，Nb：0.01-0.08％，Ti：0.02-0.08％，Ni：0.02-0.20％，Mo：0.01-0.1％，Cu：0.01-0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质；优选地，包括如下质量百分比的化学成分：C：0.11～0.15％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.20～1.45％，P：0.015～0.02％，S：0.006～0.008％，V：0.05～0.08％，Nb：0.04-0.07％，Ti：0.04-0.08％，Ni：0.03-0.05％，Mo：0.01％，Cu：0.04-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含铌低碳锰钢海工机械用钢管，其特征在于，所述钢管的化学成分中，其中，C和Nb的质量含量比为(1.5～8)：1；
和/或，所述钢管的化学成分中，其中，V+Nb+Ti≤0.25％；优选地，V+Nb+Ti≤0.20％；
和/或，所述钢管的壁厚为5-76.2mm；
和/或，所述钢管的屈服强度Rp0.2为400～550MPa，抗拉强度Rm≥540MPa，延伸率≥30％，表面硬度≤258HBW，纵向全尺寸冲击≥80J。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的含铌低碳锰钢海工机械用钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冶炼得到钢水，所述钢水的化学成分按重量百分比计为：C：0.08～0.16％，Si：0.20～0.50％，Mn：1.10～1.70％，P≤0.025％，S≤0.010％，V≤0.10％，Nb≤0.10％，Ti≤0.10％，Ni≤0.30％，V+Nb+Ti≤0.25％，Mo≤0.10％，Cu≤0.20％，余量为Fe及含不可避免微量夹杂；
(2)将步骤(1)冶炼得到的钢水经过连铸制得圆管坯；
(3)对步骤(2)得到的圆管坯依次进行环形炉加热、轧管、冷床冷却和预矫直，得到毛管；
(4)将所述步骤(3)得到的毛管加热至840～940℃后用水进行淬火，待钢管冷却至50℃以下后进行回火，回火后进行温矫得到所述含铌低碳锰钢海工机械用钢管。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，冶炼包括电炉炼钢和LF炉精炼；
优选地，所述电炉炼钢时，脱氧剂加入量：2.0～6.5kg/t，Al块加入量2.5～4.5kg/t；所述LF炉精炼时，合成渣用量≥500kg/t；
优选地，所述步骤(1)中，LF炉出钢前4～15分钟内加入钛铁合金，加入量为0.6kg/t；
优选地，所述LF炉精炼末期，静吹前喂Ca-Si丝0.3～0.9kg/t或纯Ca线0.15～0.25kg/t；更优选地，静吹时间≥18min；
优选地，所述步骤(1)中，LF炉出钢温度为1560～1595℃。
6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)的连铸过程中，中间包温度控制为1540～1600℃。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中，环形炉加热温度控制为1220～1280℃；
和/或，所述步骤(3)的轧管依次包括穿孔、ASSSEL轧制或连轧、及张力减径；
和/或，所述步骤(3)得到的毛管的外径公差为-0.5％～+1％D，壁厚公差为≥-12.5％t，管体椭圆度≤80％、壁厚不均度≤16％、弯曲度控制为全长弯曲度≤0.2％L、管端弯曲度为管端1.5m长度范围≤2.5mm。
8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将毛管加热至840～940℃过程中包括三个加热段，其中，第一个加热段的加热温度控制为840～900℃，第二个加热段的加热温度控制为900～920℃，第三个加热段即均热段的温度控制为920～940℃。
9.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述淬火采用外喷淋加内轴流的水淬方式进行，其中，外喷淋时间15～60秒，内轴流时间15～60秒；外喷淋水量600～2500m3/h，内轴流水量400～1200m3/h。
10.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，控制温矫结束的温度大于450℃；
和/或，回火加热温度范围是540～640℃，回火时间为(3～4min/mm)×D，其中，D为钢管壁厚，单位为mm。
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