[发明专利]一种耐磨损的浆体输送管线用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有耐冲蚀磨损性能的煤浆、矿浆等浆体输送管线用钢及其制造方法。

背景技术

煤炭、矿石等资源的长距离运输一直以来以火车、汽车、轮船等交通运输工具为主，这些运输方式存在中间损耗大、成本偏高、污染环境及运输效率低等缺点，同时这些运输方式还受制于气候、运力等诸多限制条件。

浆体管道输送是将颗粒状的固体物料与液体输送介质混合，采用泵动力在管道内进行输送，并在目的地按用户要求提供浆体或者脱水产品的一种输送方式。国外早在十九世纪就开始尝试通过管道输送水煤浆和矿浆等，美国黑梅萨输煤管道工程是国际上运行时间最长的一条浆体输送管道。该工程1970年建成投产，全长440km，输送规模为5.0Mt/a，至2005年停运止共运行了35年之久。

我国也在上世纪逐渐建成多条矿浆输送管道。如国内首条昆钢大红山铁矿矿浆管道，全长115km，采用HFW高频电阻焊，管径φ244.5mm，钢级API X65；太钢两条矿浆管道长410km，管径φ229.7mm，钢级API X60和X65。X60和X65采用低碳微合金化钢成分设计，钢中C 0.04～0.12％，Si 0.10～0.40％，Mn 1.00～1.70％，Nb 0.010～0.05％，V 0～0.08％，Ti 0.005～0.030％，P≤0.022％，S≤0.005％，采用TMCP工艺生产。

国内外虽已建成数条浆体管道，但浆体管线用钢及钢管大部分直接套用API 5L标准的X系列钢级如X52，X60，X65等，这些钢的特点是为了满足油气工业特别是天然气输送安全对延性断裂止裂的要求，均采用较低的碳含量，以提高钢的韧性，因此在耐磨损性能特别是浆体对钢管的冲蚀磨损性能上不具备优势。据报道，美国于1984～1991年使用X52管线钢输送磷矿，经使用发现管壁磨损率为230μm/年，后来在某些地段改为X56钢，但其管壁磨损率仍然超过设计标准，管道的实际使用寿命大大降低。

已有研究表明，冲蚀是冲击磨损和冲击腐蚀两种作用的综合结果，是疲劳磨损的派生形式，就本质上来说，是由于机械力造成的表面疲劳破坏，且液体的化学和电化学作用加速了它的破坏速度。钢的抗冲蚀磨损性能主要决定于其金相组织和强化机制。在浆体冲蚀条件下，应用经过特殊设计的浆体管道用钢可以比API 5L同级别的油气管道延长使用寿命20～45％。

鉴于此，研制开发一种具有良好抗冲蚀磨损性能的浆体长距离输送管线用钢，以提高我国浆体管线的设计和使用寿命，保证管道的安全、可靠运行，促进我国煤浆和矿浆管道运输事业的发展，保障能源安全具有显著的经济和社会效益。

发明内容

本发明针对目前浆体输送管线用钢普遍采用的API 5L X系列存在的耐冲蚀磨损性能不能满足浆体输送管道用钢要求等不足，提供一种耐冲蚀磨损性能好，且强韧性和焊接性良好，性价比较高的浆体输送管线用钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种耐磨损的浆体输送管线用钢，其化学成分按重量百分比为：C 0.04～0.16％，Si0.15～0.25％，Mn 0.80～1.60％，Nb 0.020～0.065％，Ti 0.010～0.025％，Cu 0.05～0.25％，Cr 0.10～0.30％，P≤0.022％，S≤0.004％，CEIIW≤0.43，CEPcm≤0.21，其余为铁及不可避免的夹杂元素。

一种耐磨损的浆体输送管线用钢，其化学成分按重量百分比为：C 0.04～0.16％，Si 0.15～0.25％，Mn 0.80～1.60％，Nb 0.020～0.065％，V 0.01～0.07％，Ti 0.010～0.025％，Cu 0.05～0.25％，Cr 0.10～0.30％，P≤0.022％，S≤0.004％，CEIIW≤0.43，CEPcm≤0.21，其余为铁及不可避免的夹杂元素。

一种耐磨损的浆体输送管线用钢，其化学成分按重量百分比为：C 0.04～0.16％，Si 0.15～0.25％，Mn 0.80～1.60％，Nb 0.020～0.065％，Mo 0.05～0.25％，Ti 0.010～0.025％，Cu 0.05～0.25％，Cr 0.10～0.30％，P≤0.022％，S≤0.004％，CEIIW≤0.43，CEPcm _m≤0.21，其余为铁及不可避免的夹杂元素。