[发明专利]一种适用于低温环境的油气输送用螺旋埋弧焊管及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明属于油气输送管制造行业，涉及一种低温韧性良好的油气输送用螺旋埋弧焊管及其制造方法。

背景技术：

油气管道运输是长距离输送石油、天然气最经济、最合理的运输方式。近年来，随着易采油气能源的枯竭，油气资源的开采逐渐延伸到了沙漠、冻土、海洋、极地等难采地区，油气开采难度越来越大，同时对于油气输送用管的技术要求也越来越高。另外，从环境保护角度出发，需要加大天然气的开采量。而从管线建设成本角度出发，则需要进一步提高管线用管的钢级和输送压力，以降低油气输送成本。目前，油气输送管线总体发展趋势是高强高韧化、厚壁化、耐蚀性和变形能力提高。

油气长输管线用管一般采用直缝或螺旋埋弧焊管。欧美、日本等发达国家和地区，高强度管线用钢管主要以直缝埋弧焊管为主。而中国则在螺旋埋弧焊管的制造技术方面具有一定的优势。同时，近年来的研究表明，螺旋埋弧焊管在管道止裂方面，较直缝埋弧焊管更有优势。因而，发展高强韧性螺旋埋弧焊管，不失为一条具有中国特色的油气长输管道的路线。

针对寒冷地区使用的低温韧性要求较高的油气输送管线用管，欧美、日本等发达国家以直缝埋弧焊管(如专利CN101541994B、CN101484600B、CN101548026B)为主，而对于螺旋埋弧焊管则较少涉及。

我国目前低温钢品种主要有低合金钢、6％镍钢、9％镍钢和奥氏体不锈钢等。低合金钢主要用于-70℃以上温度环境，对于-70℃以下更低温度环境用钢，则选用镍钢或奥氏体不锈钢品种。现有的低合金低温钢牌号主要有3种，分别是16Mn、09Mn2V和09MnTiCuRe，以上3种牌号的钢材在-70℃冲击功均可达到47J以上，但因其强度较低，屈服强度仅为343MPa，无法满足高压油气输送管线用钢管技术要求。

通过西气东输一线、二线工程用管线钢管的研发与管道建设，中国的管线钢管制造水平已经迈进世界领先行列。西气东输一线干线管主要采用X70级埋弧焊管，而二线则以X80级埋弧焊管为主。这两种钢管的性能特点完全满足一般环境中油气输送管道的技术指标要求。但对于寒冷地带、裸露悬跨架设的管线，其低温韧性、尤其是焊缝和热影响区部位的低温韧性仍然不能达到管线的服役要求。

发明内容：

本发明提供了一种具有良好低温韧性的X70、X80级螺旋埋弧焊管及该焊管的制造方法。采用本发明制造的高强度油气输送用螺旋埋弧焊管，可以解决-40℃以上寒冷地区油气输送管线的建设需要。

为了实现焊管良好的低温韧性，同时满足焊接钢管良好的焊接性工艺要求，本发明采用低C、Mn设计，通过添加适量的Mo促进贝氏体相变来实现超细晶粒贝组织，保证了钢板具备一定的强度；同时添加适量的Cr，减少钢带的组织偏析；添加适量的Ti，使钢在焊接热循环过程中，钢中弥散的TiN粒子可有效地阻止奥氏体晶粒的长大，促进针状铁素体析出，从而显著改善低合金高强度钢粗晶热影响区的韧性；添加适量的Ni，一方面既提高钢的强度，另一方面又使钢的韧性保持较高的水平，并显著降低钢的韧脆转变温度。通过以上设计思路，配合合理的成分组织控制技术，实现了低碳微合金钢材质的螺旋缝埋弧焊管用热轧卷板具备良好的低温韧性和焊接性；同时通过特殊的焊材合金成分设计，在实现焊接头良好强度匹配的基础上，焊缝具备了良好的低温韧性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种适用于低温环境的油气输送用螺旋埋弧焊管，所述钢管母材按照质量百分比由以下成份组成：C0.01～0.08、Si0.2～0.45、Mn0.8～1.8、Ni0.3～1.5、Mo0.1～0.3、Cr0.2～0.5、Cu0.1～0.3、Ti0.005～0.05、N0.001～0.005、Al0.005～0.05、P≤0.015、S≤0.002，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

所述钢管母材还包括B0.0001-0.0050％。

所述钢管母材采用热轧卷板卷制为管状体，管状体的焊缝呈螺旋分布，焊缝采用内外埋弧焊进行焊接。

所述钢管母材按照质量百分比，其中：C0.01、Si0.2、Al0.005。

所述钢管母材厚度小于等于20mm。

所述焊缝按照质量百分比由以下成份组成：C0.03～0.12、Si0.20～0.45、Mn0.8～1.8、Ni1.0～2.0、Mo0.1～0.40、Ti0.05～0.15、Cu0.1～0.3、N≤0.005、O≤0.005、H≤0.005。

所述钢管母材横向屈服强度为550～630MPa。