[发明专利]一种经济型L485Q无缝管线管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无缝管线管技术领域。

背景技术

随着石油及天然气清洁能源需求量的增加，用于油气输送的管线管已经成为钢管市场需求的亮点。“十二五”我国平均年需管线管已经超过500万吨，其中无缝管线管的需求量已超过70万吨。尤其是随着输气管道的输气量和压力不断提高，高端管线管的需求量日益增长，同焊接钢管相比，高端无缝管线管的生产尚存在以下难点：1）无缝钢管轧制和调质处理过程的冷却能力不如钢板的轧制过程，因此不易采用钢板的控轧控冷技术；2）无缝钢管的壁厚均匀性不如管线钢板。因此，无缝钢管的成型特点使其在满足大口径要求和达到高的韧性还有一定的技术难度。

目前钢铁行业已经进入微利时代，国内钢铁行业低端同质化竞争日趋激烈，通过化学成分的优化设计，优化生产工艺流程，通过生产过程的有效控制来获得优良的材料性能，从而降低生产成本，成为当前钢铁冶金研究的一个主要方向。

在合金元素对钢的性能影响方面，前人已经进行了系统的研究。

C：碳元素是对钢的性能影响最大的基础元素。随着碳含量的增加，抗拉强度不断提高，但塑性、韧性及耐蚀性会降低，且焊接性和冷加工性能变差。在低合金钢中，要求焊接性能的钢种，含碳量一般不超过0.20%。

Si：炼钢时可作为脱氧剂加入钢中，随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点也提高，冶炼过程中钢液流动性增加，但伸长率、断面收缩率、冲击韧性及焊接性能均降低。

Mn：钢中加入锰后会引起固溶强化，还可以降低钢g-a的相变温度，进而细化铁素体晶粒。锰的这种固溶强化、晶界强化、相变强化在提高强度的同时，还可以提高韧性、降低钢的韧-脆转变温度。但锰的含量过高就会加剧铸坯的中心偏析，从而引起钢管力学性能的各向异性。

Nb：铌元素可通过固溶强化、相变强化、析出强化来提高钢的强度。有研究表明：加入适量的铌，可以获得均匀的针状铁素体组织和良好韧性。但铌元素会导致高温延展性能明显下降的脆化温度区（900～700 ℃），易在连铸时出现裂纹。

V：钒是我国富有的一种元素，钒在奥氏体中的固溶度大，VN的形成温度稍高于低碳钢的A_c3温度，对形变奥氏体的再结晶过程阻碍作用较小，因此钒细化晶粒的作用较弱；V(C,N)析出温度低，在转变后的铁素体中大量析出，产生显著的沉淀强化作用。

Mo：钢中加入钼能够降低相变温度、抑制块状铁素体的形成、促进针状铁素体的转变，并能提高Nb(C、N)的沉淀强化效果，而且可改善钢的低温韧性和焊接HAZ的韧性。

其他元素（如Cu、Ni、Cr）：出于经济、性能的考虑，在管线钢中还经常使用铜、镍、铬等元素，这些元素对管线钢相变行为的影响类似于锰、钼。铜还能降低钢的腐蚀速率，这对于酸性环境中使用的管线钢有利。但是铜和铬的含量控制不当会影响钢的焊接性能。

目前各个钢管企业对管线管的成分设计都是在C-Mn钢的基础上加入Nb、V、Mo、Cr、Ti、Cu、Ni等元素进行微合金化。

由于无缝钢管成型特点方面的缺陷，现有屈服强度为485 MPa管线管大都是大口径的焊管，高端无缝管线管的技术报道较少。

现有的技术中有一种高强高韧X70厚壁无缝管线钢，此钢种的壁厚达到36 mm，其组成元素的重量配比为：C 0.09～0.10%、Si 0.23～0.24%、Mn 1.26～1.27%、P≤0.012％、S≤0.010％、Mo 0.20%、Al 0.005～0.045%、Nb 0.03%、V 0.04～0.05%、Cu 0.15～0.16%、Ni 0.16%、Ti 0.02%、Cr 0.03%、CEQ≤0.43、Pcm≤0.22，其余为Fe和微量杂质元素。采用该技术虽然可以达到较高的力学性能，但是合金成本较高。

现有的技术中还有一种具有抗HIC性能的X70QS无缝管线管，其组成元素的重量配比为：C 0.06～0.14%、Si 0.20～0.45%、Mn 1.00～1.30%、P≤0.015%、S≤0.003%、Ni≤0.10%、Cu≤0.20%、Cr 0.05～0.30%、Mo 0.05～0.30%、Al 0.015～0.060%、N 0.003～0.010%、Nb 0.030～0.050%、V 0.05～0.09%、Ca≤0.060%，余量为Fe和杂质；碳当量Pcm≤0.22%，CEQ≤0.39%。采用该技术可获得良好的耐腐蚀性能，但同样合金成本较高。