專利名稱：一種含稀土耐濕H₂S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于黑色金屬冶煉及金屬壓力加工領(lǐng)域，涉及一種含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
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管道運輸因其具有經(jīng)濟高效，不間斷和無污染等特點而得到廣泛應(yīng)用，為了實現(xiàn)管線的長距運輸，需要高鋼級管線管，由于我國油氣資源中部分存在水和H2S氣體，這對輸送管道帶來嚴(yán)重的腐蝕問題，而且難以預(yù)測。低溫濕硫化氫腐蝕主要有應(yīng)力腐蝕(SSC)和氫致開裂(HIC)兩種破壞型式。這兩種破壞型式在石油天然氣輸送管道中均產(chǎn)生過嚴(yán)重的事故，而耐濕H2S腐蝕與高鋼級相互矛盾。為此，國內(nèi)外相繼開發(fā)了抗?jié)馠2S腐蝕L485QS高鋼級管線管，這些材料的應(yīng)用有效的防止了濕硫化氫腐蝕的產(chǎn)生和破壞。經(jīng)檢索，中國發(fā)明專利“酸性環(huán)境用X70QS無縫管線管的制造方法”(專利申請?zhí)?CN 101892432A)，其存在以下問題和缺點:1.雜質(zhì)元素Cu (重量％ ( 0.20%)含量高。這是以廢鋼為原料用電爐生產(chǎn)工藝所無法克服的不足，由于Cu元素的熔點低，這會給冶煉、軋制過程造成一定的難度；2.熱處理制度范圍太寬(回火溫度在550 730°C之間)，這將導(dǎo)致管線管的力學(xué)性能有較大波動(屈服強度在485 635MPa之間、抗拉強度在570 760MPa之間)，可操作性不強
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是提供一種有害元素含量低、沖擊韌性高、晶粒細小、耐濕H2S應(yīng)力腐蝕性能高的含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明的無縫鋼管是這樣實現(xiàn)的:以重量百分比90%的高爐鐵水與10%的優(yōu)質(zhì)廢鋼作為原料；管坯的化學(xué)成分按重量百分比分別為:c 0.06-0.12 ；Si 0.10-0.30 ；Mn 0.80-1.10 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr 0.10-0.30 ;Mo 0.10-0.15 ；V 0.03-0.09 ；Ti 0.01-0.03 ；A1 0.01-0.04 ;稀土元素 RE0.0005-0.0100 ；Cu ( 0.10，余量為基體Fe和無法檢測的微量雜質(zhì)元素；產(chǎn)品的力學(xué)性能:屈服強度550 600 MPa、殘余應(yīng)力彡30MPa、沖擊值彡200 J/cm2,晶粒度彡8.5級；SSC性能:恒定應(yīng)力為0.8 Rt0 5=388MPa,經(jīng)過H2S飽和溶液(A溶液)浸泡、連續(xù)720小時試樣不斷裂；HIC 性能:CSR=O, CLR=O, CTR=O。所述RE為Ce與La的混合稀土金屬，其重量百分比為:Ce 67%、La 33%。本發(fā)明的無縫鋼管的生產(chǎn)方法如下:首先對上述高爐鐵水進行預(yù)處理，然后與上述優(yōu)質(zhì)廢鋼一同加入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐進行冶煉，再將冶煉好的鋼水裝入鋼水包進入LF爐工位進行精煉,精煉完成后進入VD工位進行真空脫氣處理，再進行圓坯連鑄，并將連鑄坯切割成管坯，然后對連鑄管坯進行加熱，對加熱好的管還進行穿孔和連軋使其成為連軋管，對軋管進行定張減徑后送入冷床冷卻，然后實施鋸切，對切好的套管進行熱處理，然后進行矯直，最后經(jīng)探傷檢測，合格者經(jīng)倒棱加工后即為管線管成品。其工藝流程簡述為:鐵水預(yù)處理一頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉一LF爐精煉一VD真空處理—圓還連鑄一切割一管還加熱一穿孔一連軋一定(張減)徑一冷卻一鋸切一熱處理一矯直—探傷一倒棱。連鑄圓管坯的生產(chǎn)過程如下所述:1、將高爐鐵水經(jīng)預(yù)處理，使得鐵水中的含S量(重量百分比)降低到0.010%以下。2、將預(yù)處理后的鐵水兌入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，加入(重量百分比)10%優(yōu)質(zhì)廢鋼，采用單渣工藝冶煉，控制終渣堿度和終點目標(biāo)，出鋼過程中進行脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧工藝，出鋼過程必須擋渣或扒渣，出鋼過程中合金加完以后加入白灰塊。3、在LF爐進行精練:精煉全過程按要求正常吹A(chǔ)r，采用從低級數(shù)到高級數(shù)逐漸提高升溫速度的方式加熱提溫；根據(jù)轉(zhuǎn)爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫、成分調(diào)整及升溫操作；采用造白渣操作。4、LF爐精煉結(jié)束后保持底部軟吹A(chǔ)r，按預(yù)定加入量喂入稀土絲。5、進行VD真空處理:真空度彡0.lOKPa，深真空時間彡13分鐘。6、喂入定長硅鈣絲，喂絲后進行8-10分鐘吹A(chǔ)r ;將經(jīng)過VD真空處理后的鋼水進行圓坯連鑄，采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝；控制鋼水過熱度< 30°C;鑄坯出二次冷卻區(qū)域后進行矯直，然后切割為圓管坯。對管坯進行化學(xué)成分化驗，管坯的化學(xué)成分應(yīng)符合下述要求(重量百分比％):C 0.06-0.12 ；Si 0.10-0.30 ；Mn 0.90-1.20 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr 0.10-0.30 ；Mo0.10-0.15 ；V 0.03-0.09 ；Ti 0.01-0.03 ；A1 0.01-0.04 ;稀土元素 RE 0.0005-0.0100 ；Cu
< 0.10 ;余量為基體Fe和無法檢測的微量雜質(zhì)元素。所述稀土元素RE為Ce、La的混合稀土金屬，它們的重量百分比分別為:Ce 67%、
La 33%ο加入稀土元素能夠起到改善非金屬夾雜物形態(tài)、強化晶界等作用，從而取得提高耐腐蝕性能和沖擊韌性的效果。將成分化驗合格及硫印不大于2.0級的連鑄圓管坯進行制管，制管過程如下:將管坯放入加熱爐進行加熱，連續(xù)檢查并控制好加熱爐預(yù)熱段、加熱段、均熱段等各段的溫度，各段溫度的控制范圍見表I ;表I 環(huán)形加熱爐各段溫度控制(V )
權(quán)利要求
1.一種含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管，其特征是:以重量百分比90%的高爐鐵水與10%的優(yōu)質(zhì)廢鋼作為原料；管坯的化學(xué)成分按重量百分比分別為:C 0.06-0.12 ；Si 0.10-0.30 ；Mn 0.80-1.10 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr 0.10-0.30 ；Mo0.10-0.15 ；V 0.03-0.09 ;Ti 0.01-0.03 ；A1 0.01-0.04 ;稀土元素 RE 0.0005-0.0100 ；Cu ( 0.10，余量為基體Fe和無法檢測的微量雜質(zhì)元素；產(chǎn)品的力學(xué)性能:屈服強度550 600 MPa、殘余應(yīng)力彡30MPa、沖擊值 200 J/cm2，晶粒度彡8.5級；SSC性能:恒定應(yīng)力為0.8 Rt0.5=388MPa,經(jīng)過H2S飽和溶液浸泡、連續(xù)720小時試樣不斷裂；HIC性能:CSR=0，CLR=O, CTR=O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管，其特征是:RE為Ce與La的混合稀土金屬，其重量百分比為:Ce 67%、La 33%。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征是:首先對上述高爐鐵水進行預(yù)處理，使得鐵水中S的重量百分比含量降低到0.010%以下；然后與上述優(yōu)質(zhì)廢鋼一同加入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐進行冶煉，采用單渣工藝冶煉，控制終渣堿度和終點目標(biāo)，出鋼過程中進行脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧工藝，出鋼過程必須擋渣或扒渣，出鋼過程中合金加完以后加入白灰塊；再將冶煉好的鋼水裝入鋼水包進入LF爐工位進行精煉，精煉全過程按要求正常吹A(chǔ)r，采用從低級數(shù)到高級數(shù)逐漸提高升溫速度的方式加熱提溫；根據(jù)轉(zhuǎn)爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫、成分調(diào)整及升溫操作；采用造白渣操作；LF爐精煉結(jié)束后保持底部軟吹A(chǔ)r，按預(yù)定加入量喂入稀土絲；精煉完成后進入VD工位進行真空脫氣處理，真空度< 0.lOKPa，深真空時間彡13分鐘，喂入定長硅鈣絲，喂絲后進行8-10分鐘吹A(chǔ)r ;將經(jīng)過VD真空處理后的鋼水進行圓坯連鑄，采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝，控制鋼水過熱度< 30°C ;鑄坯出二次冷卻區(qū)域后進行矯直，然后切割為圓管坯；然后對連鑄管坯進行加熱，對加熱好的管坯進行穿孔和連軋使其成為連軋管，對軋管進行定張減徑后送入冷床冷卻，然后實施鋸切，對切好的套管進行熱處理，然后進行矯直，最后經(jīng)探傷檢測，合格者經(jīng)倒棱加工后即為管線管成品。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求3所述的含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征是:熱處理 采用調(diào)質(zhì)處理工藝:880 930°C保溫30 50min進行水淬，580 640°C保溫60 80min進行空冷；回火后執(zhí)行帶溫矯直，矯直溫度彡480 V。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含稀土耐濕H2S腐蝕L485QS管線用無縫鋼管及其生產(chǎn)方法。無縫鋼管以重量百分比90%的高爐鐵水與10%的優(yōu)質(zhì)廢鋼作為原料；管坯的化學(xué)成分按重量百分比分別為C 0.06-0.12；Si 0.10-0.30；Mn 0.80-1.10；P≤0.015；S≤0.005；Cr 0.10-0.30；Mo 0.10-0.15；V 0.03-0.09；Ti 0.01-0.03；Al 0.01-0.04；稀土元素RE 0.0005-0.0100；Cu≤0.10，余量為基體Fe和無法檢測的微量雜質(zhì)元素；產(chǎn)品的力學(xué)性能屈服強度550～600 MPa、殘余應(yīng)力≤30MPa、沖擊值≥200 J/cm2，晶粒度≥8.5級；SSC性能恒定應(yīng)力為0.8 Rt0.5=388MPa，經(jīng)過H2S飽和溶液(A溶液)浸泡、連續(xù)720小時試樣不斷裂；HIC性能CSR=0，CLR=0，CTR=0。其優(yōu)點是產(chǎn)品具有強韌性匹配高、晶粒細小、耐濕H2S腐蝕性能好的特點。
文檔編號C21D1/25GK103215517SQ20131014500
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者豐小冬, 劉金, 賀景春, 張行剛, 喬愛云, 王秀, 姜海龍, 石曉霞, 馬愛清 申請人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司