CN109652738A - 一种深海抗酸管线钢及制管方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海抗酸管线钢,涉及冶金技术领域,其化学成分及质量百分比如下:C:0.020%~0.040%,Si:0.30%~0.40%,Mn:1.00%~1.20%,P≤0.010%,S≤0.0010%,Nb:0.030%~0.040%,Ti:0.010%~0.030%,Ni:0.20%~0.30%,Cr:0.10%~0.30%,Mo:0.10%~0.20%,Cu≤0.010%,V:0.010%,Alt:0.015%~0.050%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.10%~0.17%,余量为Fe和杂质。本发明有效减轻了带状组织对产品的不利影响,产品深海抗酸性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,特别是涉及一种深海抗酸管线钢及制管方法。
背景技术
石油能源对于国家经济发展至关重要,随着石油需求量的增加,海洋石油开发得到各国的支持,深海石油运输采用船运不但运输节奏慢、运输量少且污染环境,因此,开发深海石油管道运输是未来发展的方向,深海管道受海洋洋流影响,承受来自不同方向的压力,对管道母材质量要求极高。
抗酸耐蚀管线钢主要是抗HIC、SSC性能,硫化氢是一种弱酸性电解质,在pH为1~5的水溶液中主要以分子态形式存在,硫化氢与金属发生腐蚀反应:H2S+Fe→FeS+2H生成原子氢,H2S作为氢复合成氢分子的毒化剂,使得原子氢易于进入钢的基体。进入钢中的氢原子通过扩散达到缺陷处,并析出成氢分子,产生很高的压力。有应力存在时,在拉伸应力(外加的或/和残余的)作用下,氢在冶金缺陷(夹杂、晶界、相界、位错、裂纹等)提供的三项拉应力区富集,当偏聚的氢浓度达到临界值时,高强度钢、高内应力构件等便会在氢和应力场的联合作用下开裂。从反应机理上看,酸性腐蚀主要发生的是电化学反应,制管后因受力拉伸组织发生一定形变,此时抗酸性能会有所下降。因此,需要设计一种高质量深海抗酸管线钢满足产品性能要求,同时解决制管时组织形变对产品性能的影响问题。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种深海抗酸管线钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.020%~0.040%,Si:0.30%~0.40%,Mn:1.00%~1.20%,P≤0.010%,S≤0.0010%,Nb:0.030%~0.040%,Ti:0.010%~0.030%,Ni:0.20%~0.30%,Cr:0.10%~0.30%,Mo:0.10%~0.20%,Cu≤0.010%,V:0.010%,Alt:0.015%~0.050%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.10%~0.17%,余量为Fe和杂质。
技术效果:本发明依据产品性能要求,科学设计产品成分,采用独特的制造工艺,有效减轻了带状组织对产品的不利影响,细化了深海抗酸用管线钢的组织晶粒度,开发了深海抗酸管线用钢板;同时,通过减少扩径率方法尽可能减少组织迁移,从而达到不影响产品深海抗酸性能的稳定。
本发明进一步限定的技术方案是:
前所述的一种深海抗酸管线钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.023%,Si:0.33%,Mn:1.18%,P:0.009%,S:0.0009%,Nb:0.036%,Ti:0.015%,Ca:0.0016%,Ni:0.23%,Cr:0.23%,Mo:0.18%,Cu:0.002%,V:0.010%,Alt:0.036%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.15%,余量为Fe和杂质。
前所述的一种深海抗酸管线钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.036%,Si:0.38%,Mn:1.08%,P:0.006%,S:0.0006%,Nb:0.033%,Ti:0.015%,Ca:0.0018%,Ni:0.26%,Cr:0.15%,Mo:0.16%,Cu:0.002%,V:0.010%,Alt:0.039%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.15%,余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种深海抗酸管线钢制管方法,钢板在表检后进行铣边处理,铣边处理合格后进行预弯,预弯后进行成形,采用埋弧式焊接,对焊接处进行探伤,并采用1.03~1.05倍进行扩径,扩径后进行水压试验。
前所述的一种深海抗酸管线钢制管方法,
S1、产品表检合格后进行钢板探伤,探伤合格后送至铣边处理;
S2、上下边按45度进行铣边处理,铣边宽度2~3mm,并对边部宽度方向50mm内进行除锈处理,铣边结束后进行预弯;
S3、采用多道次压制进行预弯处理,每20cm进行一道压制,预弯后保证铣边边部上、下坡口对应完好;
S4、预弯结束后进行焊接,预焊采用GMAW方法,填充金属直径Φ3mm,电流280A,电压38V,焊接速度30cm/min,预焊结束后对焊接效果进行检查,对焊接处进行修整,不符合要求及时进行补焊;预焊结束后进行内外弧精焊,焊接方法SAW,内焊前丝电流950A、电压33V,后丝电流1、2、3电流电压设定为700A、37V,500A、40V,500A、40V;外焊前丝电流950A、电压33V,后丝电流1、2、3电流电压设定为750A、37V,550A、40V,500A、40V,焊接结束后进行修磨并用斜探头对焊接处及热影响区进行探伤;
S5、探伤结束后送至扩径位进行冷扩径处理,扩径率按1.03~1.05倍进行扩径;
S6、扩径结束后进行水压试验,水压试验后再次进行焊缝探伤检测,探伤合格后入库。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过成份设计,改变钢板内的组织结构,得到了组织更稳定、韧性更优异的产品,减轻了有害气体氢气、二氧化碳的侵蚀;Cr、Ni、Cu有效抑制了有害气体氢气、二氧化碳的腐蚀速率;Cr、Mo合金改善了钢板厚度方向组织异性,提高了产品的抗酸耐蚀性能;产品的碳当量在合理范围内,对焊接性影响不大,满足产品制管工艺要求;
(2)本发明过低碳锰、适量添加铬钼合金的成份设计保证轧板厚度方向的组织均匀性,通过低倍数扩径率减少制管对产品的组织的致密的影响,从而使深海抗酸耐蚀管线钢的基体满足深海抗酸耐蚀性能;
(3)本发明中添加Cr、Mo合金,可以明显改善厚规格钢板的在机械轧制过程中的淬透性,通过轧后快冷消除或减轻了带状组织的不利因素,提高了心表组织的均匀性,改善厚规格产品在厚度方向的性能稳定性,提高了产品的抗酸耐蚀性能;
(4)本发明采用埋弧焊接工艺,强化了焊缝产品质量;
(5)本发明中扩径过程中采用1.03~1.05倍扩径率进行扩径,减少了残余应力及冷加工过程中对组织位错的影响;
(6)本发明提高了产品冷变形后的深海抗酸耐蚀性能,从而提高了经济效益。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种深海抗酸管线钢,其化学成分及质量百分比如下:C:0.023%,Si:0.33%,Mn:1.18%,P:0.009%,S:0.0009%,Nb:0.036%,Ti:0.015%,Ca:0.0016%,Ni:0.23%,Cr:0.23%,Mo:0.18%,Cu:0.002%,V:0.010%,Alt:0.036%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.15%,余量为Fe和杂质。
上述深海抗酸管线钢制管方法:
S1、产品表检合格后进行钢板探伤,探伤合格后送至铣边处理;
S2、上下边按45度进行铣边处理,铣边宽度2~3mm,并对边部宽度方向50mm内进行除锈处理,铣边结束后进行预弯;
S3、采用多道次压制进行预弯处理,每20cm进行一道压制,预弯后保证铣边边部上、下坡口对应完好;
S4、预弯结束后进行焊接,预焊采用GMAW方法,填充金属直径Φ3mm,电流280A,电压38V,焊接速度30cm/min,预焊结束后对焊接效果进行检查,对焊接处进行修整,不符合要求及时进行补焊;预焊结束后进行内外弧精焊,焊接方法SAW,内焊前丝电流950A、电压33V,后丝电流1、2、3电流电压设定为700A、37V,500A、40V,500A、40V;外焊前丝电流950A、电压33V,后丝电流1、2、3电流电压设定为750A、37V,550A、40V,500A、40V,焊接结束后进行修磨并用斜探头对焊接处及热影响区进行探伤;
S5、探伤结束后送至扩径位进行冷扩径处理,扩径率按1.03~1.05倍进行扩径;
S6、扩径结束后进行水压试验,水压试验后再次进行焊缝探伤检测,探伤合格后入库。
实施例2
本实施例提供的一种深海抗酸管线钢,与实施例1的区别在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.036%,Si:0.38%,Mn:1.08%,P:0.006%,S:0.0006%,Nb:0.033%,Ti:0.015%,Ca:0.0018%,Ni:0.26%,Cr:0.15%,Mo:0.16%,Cu:0.002%,V:0.010%,Alt:0.039%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.15%,余量为Fe和杂质。
上述深海抗酸管线钢制管方法:钢板在表检后进行铣边处理,铣边处理合格后进行预弯,预弯后进行成形,采用埋弧式焊接,对焊接处进行探伤,并采用1.03~1.05倍进行扩径,扩径后进行水压试验。
实施例1、实施例2生产的深海抗酸管线钢的HIC性能检测实验按照NACE TM0248-A实验溶液标准进行,(CTR)≤5%,(CSR)≤2% ,(CLR)≤15%;SSC性能按ASTM G39标准进行四点弯曲试验,在NACE TM0177的 A溶液中进行4点弯曲试验,试验时间720小时,试样加载应力为实际屈服强度的80%。试验后在10倍放大倍率下观察,试件样品厚度方向无裂纹。
本发明的碳当量上限0.50,其强度达到500MPa级别,这种强度的钢板保证抗酸性能难度极大,制管是一种冷变形过程,扩径同样存在冷变形过程,这种过程对制管后HIC、SSC性能影响很大。因此,本发明采用1.03~1.05倍进行扩径,减小钢板横向变形量,减少了残余应力及冷加工过程中对组织位错的影响,从而提高产品冷变形后的深海抗酸耐蚀性能,提高了经济效益。
综上所述,本发明的深海抗酸管线钢通过独特的成份设计、低倍率扩径技术,减少了残余应力及冷加工过程中对组织位错的影响,满足了不同规格产品HIC、SSC性能要求。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种深海抗酸管线钢,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.020%~0.040%,Si:0.30%~0.40%,Mn:1.00%~1.20%,P≤0.010%,S≤0.0010%,Nb:0.030%~0.040%,Ti:0.010%~0.030%,Ni:0.20%~0.30%,Cr:0.10%~0.30%,Mo:0.10%~0.20%,Cu≤0.010%,V:0.010%,Alt:0.015%~0.050%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.10%~0.17%,余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种深海抗酸管线钢,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.023%,Si:0.33%,Mn:1.18%,P:0.009%,S:0.0009%,Nb:0.036%,Ti:0.015%,Ca:0.0016%,Ni:0.23%,Cr:0.23%,Mo:0.18%,Cu:0.002%,V:0.010%,Alt:0.036%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.15%,余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种深海抗酸管线钢,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.036%,Si:0.38%,Mn:1.08%,P:0.006%,S:0.0006%,Nb:0.033%,Ti:0.015%,Ca:0.0018%,Ni:0.26%,Cr:0.15%,Mo:0.16%,Cu:0.002%,V:0.010%,Alt:0.039%,Ceq:0.25%~0.38%,Pcm:0.15%,余量为Fe和杂质。
4.一种深海抗酸管线钢制管方法,其特征在于:钢板在表检后进行铣边处理,铣边处理合格后进行预弯,预弯后进行成形,采用埋弧式焊接,对焊接处进行探伤,并采用1.03~1.05倍进行扩径,扩径后进行水压试验。
5.根据权利要求4所述的一种深海抗酸管线钢制管方法,其特征在于:
S1、产品表检合格后进行钢板探伤,探伤合格后送至铣边处理;
S2、上下边按45度进行铣边处理,铣边宽度2~3mm,并对边部宽度方向50mm内进行除锈处理,铣边结束后进行预弯;
S3、采用多道次压制进行预弯处理,每20cm进行一道压制,预弯后保证铣边边部上、下坡口对应完好;
S4、预弯结束后进行焊接,预焊采用GMAW方法,填充金属直径Φ3mm,电流280A,电压38V,焊接速度30cm/min,预焊结束后对焊接效果进行检查,对焊接处进行修整,不符合要求及时进行补焊;预焊结束后进行内外弧精焊,焊接方法SAW,内焊前丝电流950A、电压33V,后丝电流1、2、3电流电压设定为700A、37V,500A、40V,500A、40V;外焊前丝电流950A、电压33V,后丝电流1、2、3电流电压设定为750A、37V,550A、40V,500A、40V,焊接结束后进行修磨并用斜探头对焊接处及热影响区进行探伤;
S5、探伤结束后送至扩径位进行冷扩径处理,扩径率按1.03~1.05倍进行扩径;
S6、扩径结束后进行水压试验,水压试验后再次进行焊缝探伤检测,探伤合格后入库。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190419 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |