專利名稱：一種含稀土耐濕H₂S腐蝕L450QS管線用無(wú)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L450QS管線用無(wú)縫鋼管及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
:管道運(yùn)輸因其具有經(jīng)濟(jì)高效，不間斷和無(wú)污染等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)管線的長(zhǎng)距運(yùn)輸，需要高鋼級(jí)管線管，由于我國(guó)油氣資源中部分存在水和H2S氣體，這對(duì)輸送管道帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，而且難以預(yù)測(cè)。低溫濕硫化氫腐蝕主要有應(yīng)力腐蝕(SSC)和氫致開(kāi)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(guò)嚴(yán)重的事故，而耐濕H2S腐蝕與高鋼級(jí)相互矛盾。為此，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)了抗?jié)馠2S腐蝕L450QS高鋼級(jí)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(guó)發(fā)明專利“一種超低碳高韌性抗硫化氫用輸氣管線鋼”(專利申請(qǐng)?zhí)?CN 1351189A)，其存在以下問(wèn)題和缺點(diǎn):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(wú)法克服的不足，由于Cu元素的熔點(diǎn)低，這會(huì)給冶煉、軋制過(guò)程造成一定的難度
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是提供一種雜質(zhì)元素含量低、沖擊韌性高、晶粒細(xì)小、耐濕H2S應(yīng)力腐蝕性能高的含稀土耐濕H2S腐蝕L450QS管線用無(wú)縫鋼管及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明的無(wú)縫鋼管是這樣實(shí)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(wú)法檢測(cè)的微量雜質(zhì)元素；產(chǎn)品的力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度550 600 MPa、殘余應(yīng)力≤30MPa、沖擊值≥200 J/cm2,晶粒度≥8.5級(jí)；SSC性能:恒定應(yīng)力為0.8 Rt0 5=388MPa,經(jīng)過(guò)H2S飽和溶液(A溶液)浸泡、連續(xù)720小時(shí)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(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法如下:首先對(duì)上述高爐鐵水進(jìn)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(jìn)行冶煉，再將冶煉好的鋼水裝入鋼水包進(jìn)入LF爐工位進(jìn)行精煉,精煉完成后進(jìn)入VD工位進(jìn)行真空脫氣處理，再進(jìn)行圓坯連鑄，并將連鑄坯切割成管坯，然后對(duì)連鑄管坯進(jìn)行加熱，對(duì)加熱好的管還進(jìn)行穿孔和連軋使其成為連軋管，對(duì)軋管進(jìn)行定張減徑后送入冷床冷卻，然后實(shí)施鋸切，對(duì)切好的套管進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行矯直，最后經(jīng)探傷檢測(cè)，合格者經(jīng)倒棱加工后即為管線管成品。
其工藝流程簡(jiǎn)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(guò)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(diǎn)目標(biāo)，出鋼過(guò)程中進(jìn)行脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧工藝，出鋼過(guò)程必須擋渣或扒渣，出鋼過(guò)程中合金加完以后加入白灰塊。3、在LF爐進(jìn)行精練:精煉全過(guò)程按要求正常吹A(chǔ)r，采用從低級(jí)數(shù)到高級(jí)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(jìn)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(jìn)行VD真空處理:真空度彡0.lOKPa，深真空時(shí)間彡13分鐘。6、喂入定長(zhǎng)硅鈣絲，喂絲后進(jìn)行8-10分鐘吹A(chǔ)r ;將經(jīng)過(guò)VD真空處理后的鋼水進(jìn)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(guò)熱度< 30°C，鑄坯出二次冷卻區(qū)域后進(jìn)行矯直，然后切割為圓管坯。對(duì)管坯進(jìn)行化學(xué)成分化驗(yàn)，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 0.80-1.10 ；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 RE 0.0005-0.010 ；Cu
< 0.10 ;余量為基體Fe和無(wú)法檢測(cè)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%o加入稀土元素能夠起到改善非金屬夾雜物形態(tài)、強(qiáng)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(yàn)合格及硫印不大于2.0級(jí)的連鑄圓管坯進(jìn)行制管，制管過(guò)程如下:將管坯放入加熱爐進(jìn)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(jiàn)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L450QS管線用無(wú)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(wú)法檢測(cè)的微量雜質(zhì)元素；產(chǎn)品的力學(xué)性能:屈服強(qiáng)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(jí)；SSC性能:恒定應(yīng)力為0.8 Rt0.5=388MPa,經(jīng)過(guò)H2S飽和溶液(A溶液)浸泡、連續(xù)720小時(shí)試樣不斷裂；HIC性能:CSR=O, 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L450QS管線用無(wú)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L450QS管線用無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征是:首先對(duì)上述高爐鐵水進(jìn)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(jìn)行冶煉，采用單渣工藝冶煉，控制終渣堿度和終點(diǎn)目標(biāo)，出鋼過(guò)程中進(jìn)行脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧工藝，出鋼過(guò)程必須擋渣或扒渣，出鋼過(guò)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(jìn)入LF爐工位進(jìn)行精煉，精煉全過(guò)程按要求正常吹A(chǔ)r，采用從低級(jí)數(shù)到高級(jí)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(jìn)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；然進(jìn)入VD工位進(jìn)行真空脫氣處理，真空度< 0.lOKPa，深真空時(shí)間彡13分鐘，喂入定長(zhǎng)硅鈣絲，喂絲后進(jìn)行8-10分鐘吹A(chǔ)r ;再進(jìn)行圓坯連鑄，采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝并控制鋼水過(guò)熱度< 30°C，鑄坯出二次冷卻區(qū)域后進(jìn)行矯直，然后切割為圓管坯；然后對(duì)連鑄管坯進(jìn)行加熱，對(duì)加熱好的管坯進(jìn)行穿孔和連軋使其成為連軋管，對(duì)軋管進(jìn)行定張減徑后送入冷床冷卻，然后實(shí)施鋸切，對(duì)切好的套管進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行矯直，最后經(jīng)探傷檢測(cè)，合格者經(jīng)倒棱加工后即為管線管成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述 的含稀土耐濕H2S腐蝕L450QS管線用無(wú)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(jìn)行水淬，580 640°C保溫60 80min進(jìn)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L450QS管線用無(wú)縫鋼管及其生產(chǎn)方法。無(wú)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(wú)法檢測(cè)的微量雜質(zhì)元素；產(chǎn)品的力學(xué)性能屈服強(qiáng)度550～600 MPa、殘余應(yīng)力≤30MPa、沖擊值≥200 J/cm2，晶粒度≥8.5級(jí)；SSC性能恒定應(yīng)力為0.8 Rt0.5=388MPa，經(jīng)過(guò)H2S飽和溶液(A溶液)浸泡、連續(xù)720小時(shí)試樣不斷裂；HIC性能CSR=0，CLR=0，CTR=0。其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品強(qiáng)韌性匹配高、晶粒細(xì)小、耐濕H2S腐蝕性能好。
文檔編號(hào)C21D8/10GK103205648SQ20131014500
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者劉金, 豐小冬, 賀景春, 張行剛, 姜濤, 郝振宇, 姜海龍, 石曉霞, 馬愛(ài)清 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司