一種高寒地區(qū)用k65控軋鋼板、直縫埋弧焊管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高寒地區(qū)用K65控乳鋼板、直縫埋弧焊管及其制造方法，屬于埋 弧焊管制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油氣資源勘探開發(fā)向邊遠地區(qū)發(fā)展，高寒地區(qū)輸送管線的建設(shè)成為熱點。過 去，高寒地區(qū)的油氣管道一直采取大口徑、低壓力的技術(shù)路線，最高輸送壓力低于9. 8MPa， 主要采用K60級鋼管。近年來，由于國際油氣管道技術(shù)發(fā)展取得的重大進展，這類地區(qū)油氣 管道建設(shè)也在向更高壓力、更大輸送量發(fā)展，單管輸氣量將達到450-500億m 3/a(立方米/ 年）的水平，代表了高寒地區(qū)油氣輸送管道發(fā)展的方向。由于這些管道均為大輸量長輸管 道，同時具有鋼管強度高、壁厚大、低溫韌性要求高的特點，對板材的成分設(shè)計和冶煉乳制 工藝均提出了很高的要求，對鋼管的成型、焊接和檢驗也是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。具體表現(xiàn)在：
[0003] 嚴(yán)格的低溫沖擊韌性性能要求：為了確保鋼管在極地或高寒地區(qū)的安全使用，要 求鋼板的DWTT試驗（落錘撕裂試驗）溫度為-35°C，剪切面積的平均最低要求為85%，單 個最小值要求為70%;焊縫及熱區(qū)的CVN試驗（夏比沖擊試驗）溫度為-40°C，吸收能量3 個試樣的平均值最低要求為60J，單個最小值要求為50J。
[0004] 在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題：現(xiàn)有技術(shù) 中的鋼管母材以及鋼管焊縫、熱區(qū)在低溫下的性能達不到要求，使得鋼管不能在高寒地區(qū) 使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，本發(fā)明提供一種高寒地區(qū)用K65控乳鋼板、直 縫埋弧焊管及其制造方法，所得K65控乳鋼板以及K65鋼直縫埋弧焊管焊縫、熱區(qū)的低溫沖 擊韌性、DWTT性能均達到了在高寒地區(qū)使用的要求。
[0006] 具體而言，包括以下的技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明第一方面提供了一種高寒地區(qū)用K65控乳鋼板，所述K65控乳鋼板各 組分質(zhì)量百分比為：C 0.04-0. 08 %、Mn 1.50-1. 75 %、Si 0.20-0. 35 %、S 彡 0.006 %、 P 彡 0.010 %、Ni 彡 0.23 %、Mo 彡 0.009 %、Ti 彡 0.020 %、A1 0.025-0.050 %、 Nb0.0 6-0. 09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、Cr 0.10-0. 30 %、B 彡 0.0005 %， V+Nb+Ti0.0 85% -0. 224%，余量為 Fe ;其中 Ceq< 0. 43，Pcm< 0. 20 ;所述 K65 控乳鋼板的 顯微組織中貝氏體含量45-65 %，鐵素體含量35-55 %。
[0008] 進一步地，所述K65控乳鋼板各組分質(zhì)量百分比為：C 0. 04-0. 06 %、 Mnl. 59-1. 66%、Si 0· 20-0. 24%、S 彡 0· 003%、P 彡 0· 010%、Ni 彡 0· 20%、M〇 彡 0· 008%、 Ti 彡 0.020 %、A1 0.036-0.042 %、Nb 0.06-0.09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、 CrO. 218-0. 229%、B 彡 0· 0002%，V+Nb+Ti 0· 086-0. 222%，余量為 Fe ;其中 Ceq 彡 0· 41， Pcm < 0· 17〇
[0009] 進一步地，所述K65控乳鋼板在-35 °C下的落錘撕裂試驗中的剪切面積率為 75-95 % 〇
[0010] 本發(fā)明第二方面提供了一種本發(fā)明第一方面的K65控乳鋼板的乳制方法，所述乳 制方法中：采用具有本發(fā)明第一方面所述的各組分質(zhì)量百分比的鋼坯，中間坯開乳溫度為 880-950°C，所述鋼板的終乳溫度為Ar3溫度以上60-70°C，鋼板加速冷卻強度12-20°C /s， 終冷溫度為300-500 °C。
[0011] 本發(fā)明第三方面提供一種高寒地區(qū)用K65鋼直縫埋弧焊管，所述K65鋼直縫埋 弧焊管采用本發(fā)明第一方面的K65控乳鋼板經(jīng)過彎曲焊接后成型；所述K65鋼直縫埋弧 焊管焊縫化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C 0.04-0. 08%、Μη 1.65-2. 0%、Si 0.25-0. 35%、 S 彡 0.01%、P 彡 0.015%、Ni 0.05-0. 35%、Mo 0.1-0. 20%、V 彡 0.06%、Ti 彡 0.025%、 A1 彡 0· 030%、Nb 彡 0· 06%、N 彡 0· 010%、Cu 彡 0· 20%、Cr 彡 0· 20%、B 彡 0· 0015%，余 量為鐵；其中，Ceq 0. 40-0. 45, Pcm彡0. 22 ;所述焊縫顯微組織中鐵素體含量大于85%。
[0012] 本發(fā)明第四方面提供一種本發(fā)明第三方面的K65鋼直縫埋弧焊管的制造方法，以 本發(fā)明第一方面的K65控乳鋼板為母材；所述制造方法包括以下步驟：銑邊、預(yù)彎邊、JC0成 型、預(yù)焊、內(nèi)焊、外焊、第一次超聲波檢查、第一次X射線檢查、機械擴徑、水壓試驗、倒棱、坡 口加工、第二次超聲波檢查、第二次X射線檢查、管端磁粉檢查和外觀質(zhì)量檢查。
[0013] 具體地，所述銑邊步驟中，上坡口高度為8. 0-8. 5mm，鈍邊厚度為9. 0-9. 5mm。
[0014] 具體地，所述JC0成型步驟中，壓制道次為27道，每次壓下量為580-590mm。
[0015] 具體地，所述內(nèi)焊步驟中，采用四絲埋弧自動焊在鋼管內(nèi)側(cè)焊接坡口進行焊 接，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為：第一絲電流I = 1000-1100A，電壓 U = 32-36V ;第二絲電流 I = 900-1000A，電壓 U = 30-35V ;第三絲電流 I = 700-800A，電壓 U = 35-40V ;第四絲電流 I = 600-700A，電壓 U = 40-44V ;焊絲間距 d =30_35mm，焊接速度 V = 110_150cm/min，線能量為 45_56KJ/cm。
[0016] 具體地，所述外焊步驟中，采用四絲埋弧自動焊在鋼管外側(cè)焊接坡口進行焊 接，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為：第一絲電流I = 1100-1200A，電壓 U = 32-36V ;第二絲電流 I = 900-1000A，電壓 U = 30-35V ;第三絲電流 I = 700-800A，電壓 U = 35-40V ;第四絲電流 I = 600-700A，電壓 U = 40-44V ;焊絲間距 d =30_35mm，焊接速度 V = 110_150cm/min，線能量為 55_60KJ/cm。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：
[0018] (1)、通過對K65控乳鋼板合金成分進行控制以及通過優(yōu)化乳制工藝參數(shù)控制顯 微組織結(jié)構(gòu)，使鋼板具有較好的低溫沖擊韌性和低溫DWTT性能。
[0019] (2)、通過合理設(shè)計坡口尺寸，有效解決焊接二次熱循環(huán)晶粒粗大，導(dǎo)致熱區(qū)韌性 變差的問題，保證熱區(qū)的低溫沖擊韌性。
[0020] (3)、通過合理設(shè)定焊接工藝中各絲電流、電壓、角度、焊絲間距及焊接速度，使焊 縫獲得合適熔透深度和良好的性能。焊縫最終獲得以針狀鐵素體為主的、具有良好強韌性 的組織，解決了鋼管在焊接過程中局部受熱導(dǎo)致強韌性降低的問題。
[0021] 本發(fā)明的技術(shù)方案適用于制造直徑<p=l422mm、壁厚為23-27. 7mm的高寒地區(qū) 用K65鋼直縫埋弧焊管。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明實施例4所得直縫埋弧焊管焊縫粗晶區(qū)顯微組織照片；
[0023] 圖2為本發(fā)明實施例4所得直縫埋弧焊管焊縫細晶區(qū)顯微組織照片。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細 描述。
[0025] 本發(fā)明第一方面提供了一種高寒地區(qū)用K65控乳鋼板，所述K65控乳鋼板各 組分質(zhì)量百分比為：C 0.04-0. 08 %、Mn 1.50-1. 75 %、Si 0.20-0. 35 %、S 彡 0.006 %、 P 彡 0.010 %、Ni 彡 0.23 %、Mo 彡 0.009 %、Ti 彡 0.020 %、A1 0.025-0.050 %、 Nb0.0 6-0. 09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、Cr 0.10-0. 30 %、B 彡 0.0005 %， V+Nb+Ti0.0 85% -0· 224%，余量為Fe ;其中Ceq < 0· 43(Ceq為碳當(dāng)量，計算公式為Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,式中元素符號表示元素含量），Pcm < 0· 20 (Pcm為焊接 裂紋敏感性指數(shù)，計算公式為C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，式中元素 符號表示元素含量）。所述K65控乳鋼板的顯微組織中貝氏體含量45-65%，鐵素體含量 35-55 % 〇
[0026] 在上述的K65控乳鋼板中，各組分質(zhì)量百分比優(yōu)選：C 0. 04-0. 06 %、 Mnl. 59-1. 66%、Si 0· 20-0. 24%、S 彡 0· 003%、P 彡 0· 010%、Ni 彡 0· 20%、M〇 彡 0· 008%、 Ti 彡 0.020 %、A1 0.036-0.042 %、Nb 0.06-0.09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、 CrO. 218-0. 229%、B 彡 0· 0002%，V+Nb+Ti 0· 086-0. 222%，余量為 Fe ;其中 Ceq 彡 0· 41， Pcm < 0· 17〇
[0027] 由本領(lǐng)域的技術(shù)常識可知，控乳鋼板中各元素的含量以及其顯微組織中貝氏體及 鐵素體比例對最終所得控乳鋼板的性能有重要的影響。上述的K65控乳鋼板要用于制造可 以在高寒地區(qū)使用的直縫埋弧焊管，因此對于其低溫DWTT性能有較高的要求。由于按照 現(xiàn)有技術(shù)中常用的控乳鋼板各組分含量得到的鋼板的低溫DWTT性能不能滿足在高寒地區(qū) 使用的要求，因此發(fā)明人對K65控乳鋼板中各元素的含量進行了調(diào)整，特別是C、Ni、Mo、Nb 的含量與本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)常識相比差