一種x70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法
【專利摘要】一種X70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法，其方法包括：1、X70級管線鋼彎管成分的選用；2、熱處理技術(shù)的確定；3、淬火工藝；4、回火工藝；5、按照本發(fā)明的熱處理工藝方法，可以獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)異的X70級管線鋼彎管；該X70級管線鋼彎管具有硬度大（≥HB210），屈服強(qiáng)度強(qiáng)（≥590MPa），抗拉強(qiáng)度強(qiáng)（≥705MPa），屈強(qiáng)比低（≤0.84），延伸率好（≥23%）及沖擊吸收功高（≥280J）等優(yōu)異的力學(xué)性能。
【專利說明】一種乂70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乂70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國石油及天然氣輸送管道通常要求高鋼級、大口徑及高壓力的管線鋼，而長輸管道的建設(shè)必然需要大量與干線管力學(xué)性能相匹配的彎管。該彎管是長輸管道中服役條件最為苛刻的結(jié)構(gòu)件之一，失效事故在整個管道事故中的比例也是最高。彎管隨著國內(nèi)外輸送管道距離的增加、鋼管壁厚的增大以及管道壓力的提高，乂60和乂65級管線鋼彎管已經(jīng)不能滿足其力學(xué)性能的要求。
[0003]西氣東輸工程在國內(nèi)首次選用乂70級管線鋼，它也是目前我國選用最多的彎管材料之一。但是，在已使用的管線鋼彎管中，與乂70級管線鋼有關(guān)的彎管失效事故率較高，乂70級管線鋼彎管的制造工藝及性能仍不成熟。
[0004]目前，乂70級管線鋼彎管的熱處理技術(shù)主要缺陷是:淬火加熱通常采用一次性加熱至淬火溫度，夂70級管線鋼彎管組織不均勻，熱應(yīng)力較大；而且冷卻方式為油冷，工程成本高、環(huán)境污染大，并存在一定的安全隱患，這就需要進(jìn)一步改進(jìn)乂70級管線鋼彎管的熱處理工藝以提高其強(qiáng)韌性能配合，保證工程的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種乂70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法。該方法不僅可以完全克服乂70級管線鋼由于熱煨彎管而導(dǎo)致力學(xué)性能的下降，保證了乂70級管線鋼彎管硬度大、屈服強(qiáng)度強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度強(qiáng)、屈強(qiáng)比低、延伸率好及沖擊吸收功高等優(yōu)異的力學(xué)性能，其指標(biāo)甚至超過了未熱煨彎管前母材的綜合力學(xué)性能；而且，該熱處理工藝的淬火步驟中采用逐級加熱的方式，有效減小了乂70級管線鋼彎管的熱應(yīng)力，同時淬火冷卻采用水冷的方式，回火冷卻采用直接出爐空冷的方式，此方法簡單易操作，降低了生產(chǎn)成本，改善了環(huán)境污染，減少了安全隱患，并具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案是:一種乂70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法依次包括:
1.乂70級管線鋼彎管成分的選用:選用一種以低碳一錳一鑰系為基礎(chǔ)，適量添加其他合金元素的乂70級管線鋼彎管，具體成分是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，猛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.54%，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.009%，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%，釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%，鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0014%，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鑰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0001%，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0028%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
0.0004%，氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.007% ；同時乂70級管線鋼彎管的碳當(dāng)量為0.42%，冷裂紋敏感系數(shù)為0.12%。
[0007]2.熱處理技術(shù)的確定:確定調(diào)質(zhì)處理即淬火及高溫回火作為乂70級管線鋼彎管的熱處理技術(shù)。
[0008]3.淬火工藝:采用在箱式電阻爐中進(jìn)行，其額定功率為45千瓦，最高使用溫度為1050攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將乂70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，并盡量均勻分布放置；將乂70級管線鋼彎管隨爐升溫至350攝氏度后保溫10分鐘，然后升溫至650攝氏度后保溫10分鐘，最后在890-920攝氏度保溫26分鐘，隨后出爐進(jìn)行水冷卻至室溫。
[0009]4.回火工藝:采用在井式電阻爐中進(jìn)行，其內(nèi)置風(fēng)扇，額定功率為32千瓦，最高使用溫度為650攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將乂70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，并盡量均勻分布放置；將夂70級管線鋼彎管隨爐升溫至590-620攝氏度，保溫60分鐘后，出爐進(jìn)行空冷至室溫。
[0010]5.按照本發(fā)明的熱處理工藝方法，可以獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)異的乂70級管線鋼彎管。該夂70級管線鋼彎管具有硬度大0 118210),屈服強(qiáng)度強(qiáng)^ 5901？。，抗拉強(qiáng)度強(qiáng)(彡705^^),屈強(qiáng)比低(彡0.84),延伸率好(彡23%)及沖擊吸收功高(彡2801)等優(yōu)異的力學(xué)性能。
[0011]同現(xiàn)有熱處理工藝方法相比，本發(fā)明使乂70級管線鋼彎管的力學(xué)性能提高地更顯著，熱處理后乂70級管線鋼完全克服了由于熱煨彎管而導(dǎo)致力學(xué)性能的下降，具有硬度大、屈服強(qiáng)度強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度強(qiáng)、屈強(qiáng)比低、延伸率好及沖擊吸收功高等優(yōu)異的力學(xué)性能，其性能指標(biāo)超過了未熱煨彎管前母材的綜合力學(xué)性能。熱處理工藝的淬火步驟中采用逐級加熱的方式，有效減小了乂70級管線鋼彎管的熱應(yīng)力，同時淬火冷卻采用水冷的方式，回火冷卻采用直接出爐空冷的方式，降低了生產(chǎn)成本，改善了環(huán)境污染，減少了安全隱患，并具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，主要應(yīng)用于石油及天然氣輸送管道中的彎管。

【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
1.乂70級管線鋼彎管成分的選用:選用一種以低碳一錳一鑰系為基礎(chǔ)，適量添加其他合金元素的乂70級管線鋼彎管，具體成分是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，猛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.54%，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.009%，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%，釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%，鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0014%，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鑰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0001%，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0028%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
0.0004%，氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.007% ；同時乂70級管線鋼彎管的碳當(dāng)量為0.42%，冷裂紋敏感系數(shù)為0.12%。
[0013]2.熱處理技術(shù)的確定:確定調(diào)質(zhì)處理即淬火及高溫回火作為乂70級管線鋼彎管的熱處理技術(shù)。
[0014]3.淬火工藝:采用在箱式電阻爐中進(jìn)行，其額定功率為45千瓦，最高使用溫度為1050攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將乂70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，必須平穩(wěn)放置，并盡量均勻分布放置；將乂70級管線鋼彎管隨爐升溫至350攝氏度后保溫10分鐘，然后升溫至650攝氏度后保溫10分鐘，最后在890攝氏度保溫26分鐘，隨后出爐進(jìn)行水冷卻至室溫。
[0015]4.回火工藝:采用在井式電阻爐中進(jìn)行，其內(nèi)置風(fēng)扇，額定功率為32千瓦，最高使用溫度為650攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將乂70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，并盡量均勻分布放置；將夂70級管線鋼彎管隨爐升溫至590攝氏度，保溫60分鐘后，出爐進(jìn)行空冷至室溫。
[0016]5.對上述熱處理工藝方法后的乂70級管線鋼彎管進(jìn)行力學(xué)性能測試，該乂70級管線鋼彎管硬度達(dá)到布氏230牛頓每平方毫米，屈服強(qiáng)度達(dá)到595兆帕，抗拉強(qiáng)度達(dá)到725兆帕，屈強(qiáng)比達(dá)到0.82，延伸率達(dá)到28%，沖擊吸收功達(dá)到300焦耳，其具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。
[0017]實(shí)施例2
1.乂70級管線鋼彎管成分的選用:選用一種以低碳一錳一鑰系為基礎(chǔ)，適量添加其他合金元素的乂70級管線鋼彎管，具體成分是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，猛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.54%，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.009%，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%，釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%，鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0014%，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鑰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0001%，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0028%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0004%，氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.007% ；同時乂70級管線鋼彎管的碳當(dāng)量為0.42%，冷裂紋敏感系數(shù)為0.12%。
[0018]2.熱處理技術(shù)的確定:確定調(diào)質(zhì)處理即淬火及高溫回火作為乂70級管線鋼彎管的熱處理技術(shù)。
[0019]3.淬火工藝:采用在箱式電阻爐中進(jìn)行，其額定功率為45千瓦，最高使用溫度為1050攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將乂70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，必須平穩(wěn)放置并盡量均勻分布放置；將乂70級管線鋼彎管隨爐升溫至350攝氏度后保溫10分鐘，然后升溫至650攝氏度后保溫10分鐘，最后在920攝氏度保溫26分鐘，隨后出爐進(jìn)行水冷卻至室溫。
[0020]4.回火工藝:采用在井式電阻爐中進(jìn)行，其內(nèi)置風(fēng)扇，額定功率為32千瓦，最高使用溫度為650攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將乂70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，并盡量均勻分布放置；將夂70級管線鋼彎管隨爐升溫至620攝氏度，保溫60分鐘后，出爐進(jìn)行空冷至室溫。
[0021]5.對上述熱處理工藝方法后的乂70級管線鋼彎管進(jìn)行力學(xué)性能測試，該乂70級管線鋼彎管硬度達(dá)到布氏230牛頓每平方毫米，屈服強(qiáng)度達(dá)到600兆帕，抗拉強(qiáng)度達(dá)到715兆帕，屈強(qiáng)比達(dá)到0.84，延伸率達(dá)到25%，沖擊吸收功達(dá)到290焦耳，其具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性倉泛。
【權(quán)利要求】
1.一種X70級管線鋼彎管的熱處理工藝方法，其特征是:其熱處理工藝方法依次包括:(I)、X70級管線鋼彎管成分的選用:選用一種以低碳一錳一鑰系為基礎(chǔ)，適量添加其他合金元素的X70級管線鋼彎管，具體成分是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，猛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.54%,磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.009%,硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%,銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%，釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%，鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0014%，鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%，鑰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%，硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0001%，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0028%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為.0.0004%，氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.007% ;同時X70級管線鋼彎管的碳當(dāng)量為0.42%，冷裂紋敏感系數(shù)為0.12% ; (2)、熱處理技術(shù)的確定:確定調(diào)質(zhì)處理即淬火及高溫回火作為X70級管線鋼彎管的熱處理技術(shù)；(3)、淬火工藝:采用在箱式電阻爐中進(jìn)行，其額定功率為45千瓦，最高使用溫度為1050攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將X70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，并盡量均勻分布放置；將X70級管線鋼彎管隨爐升溫至350攝氏度后保溫10分鐘，然后升溫至650攝氏度后保溫10分鐘，最后在890-920攝氏度保溫26分鐘，隨后出爐進(jìn)行水冷卻至室溫；(4)、回火工藝:采用在井式電阻爐中進(jìn)行，其內(nèi)置風(fēng)扇，額定功率為32千瓦，最高使用溫度為650攝氏度，控制溫差為±5攝氏度；裝爐時將X70級管線鋼彎管放置于爐內(nèi)中央位置，并盡量均勻分布放置；將乂70級管線鋼彎管隨爐升溫至590-620攝氏度，保溫60分鐘后，出爐進(jìn)行空冷至室溫；(5)、按照本發(fā)明的熱處理工藝方法，可以獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)異的X70級管線鋼彎管。
【文檔編號】C22C38/58GK104313286SQ201410487041
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】趙時璐, 張鈞, 王建明, 張震, 王雙紅, 張正貴 申請人:沈陽大學(xué)