專利名稱：一種高頻直縫焊管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼管及其制造方法，尤其涉及一種高頻焊管及其制造方法。
背景技術(shù)：
在石油天然氣生產(chǎn)和輸送領(lǐng)域中，高頻直縫焊管(HFW)以其制造成本低、尺寸精度高、定尺長度容易控制等優(yōu)勢獲得廣泛應(yīng)用，主要用于陸上、海底的石油、天然氣、礦漿的輸送，應(yīng)用前景廣闊。隨著全球?qū)τ谑图疤烊粴庑枨蟮牟粩嘣鲩L，石油井和天然氣井的開采條件日趨惡化、復(fù)雜。由于一些H、S含量高，具有嚴(yán)重腐蝕環(huán)境的油氣田的相繼開發(fā)，因此迫切需要鋼管制造業(yè)開發(fā)與生產(chǎn)適應(yīng)在這類酸性工作條件下的石油、天然氣輸送用管。目前，我國有上百套高頻直縫焊管(HFW)機(jī)組，但大多數(shù)廠家只能依靠大型鋼廠提供板卷原料，主要生產(chǎn)常規(guī)鋼級鋼管。對于市場需求急迫的抗HIC (hydrogen induced crack,氫致裂紋)性能優(yōu)異的較高鋼級的管線管，國內(nèi)尚無相應(yīng)的生產(chǎn)廠家。對于抗HIC性能的L360MCS鋼級高頻直縫焊管及其制造工藝，目前國內(nèi)尚存在空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高頻直縫焊管及其制造方法，該高頻直縫焊管具備良好的抗HIC性能，并可達(dá)到L360MCS鋼級性能，具有較高屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，沖擊韌性和焊接性能。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種高頻直縫焊管，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為C 0. 042 O. 056% ；Si0.18 - O. 22% ；
Mn :0·75 O. 95% ；
P :0. 0064 O. 015%
S O. 0006 O. 002%
Ti0.012 O. 018%
V :0. 001 O. 002% ；
Al0.026 O. 038%
Ni0.080 O. 13% ；
Nb0.020 O. 029%
Cu 0.125 O. 135%
Cr0.018 O. 03% ；
Mo0.004 O. 008%
B O O. 0005% ；
Ca :0·001 O. 003%
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余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述的高頻直縫焊管中主要化學(xué)元素的成分設(shè)計(jì)原理如下 C :C是管線鋼的主要固溶強(qiáng)化元素。經(jīng)研究人員通過大量實(shí)驗(yàn)表明，隨著帶鋼中C含量增加，帶鋼的氫致裂紋(HIC)的敏感性隨之增加，所以適當(dāng)控制C的含量在可接受的不影響帶鋼強(qiáng)度的下限范圍是必要的。本成分適當(dāng)降低了 C的含量，從通常的O. 07wt%左右降低為O. 056wt%以下。因而，本發(fā)明的技術(shù)方案中將C控制為O. 042 O. 056wt%。S :在低硫鋼中，裂紋長度率降低且在破裂斷口上呈現(xiàn)MnS，這說明在帶鋼中降低N、S可以有效地控制裂紋生成。但是如果將S的含量降低到很低也不能避免帶鋼裂紋的發(fā)生，所以一味追求降低S含量的也是不必要的。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將S的質(zhì)量百分含量控制在O. 0006 O. 002%既可以滿足耐蝕要求又可以防止帶鋼裂紋產(chǎn)生。Ca :Ca處理對帶鋼抗氫致裂紋(HIC)性能有重要影響。本技術(shù)方案中，在成分中添加適當(dāng)?shù)腃a，在最終凝固位置析出的CaS，經(jīng)軋制后使之變化成球狀夾雜物，提高了帶鋼的抗氫致裂紋(HIC)性能。但Ca的含量控制與S含量具有相關(guān)關(guān)系。故本發(fā)明的技術(shù)方案將Ca的含量控制在O. 001 O. 003wt%。Cu :在眾多的合金元素中，僅有銅對抗氫致裂紋(HIC)性能是有利的。在管線鋼中加入一定量的銅，氫致裂紋敏感性明顯減小，主要是銅促進(jìn)了鈍化膜的形成，減少了氫元素的侵入，阻礙了氫致裂紋的形成。本發(fā)明的技術(shù)方案中通過加入一定量的銅，提高了抗氫致裂紋(HIC)的性能。因此，將Cu含量控制在O. 125 O. 135wt%。Mn :Mn對管線鋼氫致裂紋敏感性的作用主要表現(xiàn)在Mn對帶鋼相變過程的影響。當(dāng)Mn含量超過I. 0被％時，氫致裂紋(HIC)的敏感性增加。所以，在本發(fā)明的技術(shù)方案中將Mn含量設(shè)定為O. 75 O. 95wt%0相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了上述高頻直縫焊管的制造方法，包括以下步驟在荒管成型步驟，控制擠壓量，使其為焊管外徑的2 3% ；在焊接步驟，控制焊接速度為18 20m/min ；在焊后熱處理步驟，對焊縫進(jìn)行正火熱處理，溫度為930 970°C，正火后使焊縫空冷至380°C以下，然后水冷使焊縫的溫度降至80°C以下。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的高頻直縫焊管的制造方法的荒管成型步驟中，控制開口角為3 4. 2°。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，焊接前后的擠壓量控制為焊管外徑的2 3%，該擠壓量是指擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差。在熔化狀態(tài)時，焊縫處的熔池裸露在空氣中，容易發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)產(chǎn)物與帶鋼化學(xué)成分密切相關(guān)。因此，需要采用較大的擠壓量，將生產(chǎn)的高熔點(diǎn)產(chǎn)物擠壓到帶鋼焊縫表面并通過去毛刺手段去除。然而，低于2%的擠壓量容易產(chǎn)生冷焊等缺陷，導(dǎo)致無法將帶鋼中的夾雜物排出焊縫表面進(jìn)行去除，從而影響帶鋼質(zhì)量。將焊接速度設(shè)定為18 20m/min，原因在于通常焊接速度與焊接功率呈反比，較快的焊接速度容易抵消較高的焊接功率和較大的擠壓量帶來的夾雜物易排出性，導(dǎo)致排出夾雜效果下降。所以對于本技術(shù)方案，發(fā)明人將該焊接速度控制在18 20m/min。本發(fā)明所述的高頻直縫焊管的制造方法在采用高頻直縫感應(yīng)焊(HFW)制造方法的基礎(chǔ)上，通過合理調(diào)整擠壓量及成型過程，設(shè)定高頻焊接成型及焊接參數(shù)并控制后續(xù)的熱處理技術(shù)參數(shù)，從而生產(chǎn)出滿足抗HIC性能、拉伸性能、沖擊韌性和微觀組織要求的高頻直
縫焊管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的高頻直縫焊管，具有良好抗HIC性能，并且達(dá)到了L360MCS鋼級性能，具有較高的屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，沖擊韌性和焊接性能，適合作為輸送用管道應(yīng)用于H、S含量較高或帶有酸性腐蝕的惡劣工作環(huán)境。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1-6按照下述步驟制造本發(fā)明所述的高頻直縫焊管將開卷后鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的與鋼卷橫向方向呈3°的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊將前一卷鋼卷的卷尾和后一卷鋼卷的卷頭焊接在一起；用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管，板邊采用銑邊方法精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管，控制擠壓量為焊管外徑的2 3% ;控制開口角為3 4. 2° ;焊接時，控制焊接速度為18 20m/min ;焊后對焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為930 970°C，正火后使焊縫空冷至380°C以下，然后水冷使焊縫的溫度降至80°C以下。經(jīng)上述工藝步驟獲得的高頻直縫焊管的壁厚為6. 4mm 9. 5mm,管徑為219. 7mm 406. 4mm。表I顯示了實(shí)施例1-6中各高頻直縫焊管的化學(xué)成分配比。表I (余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)，wt%)
權(quán)利要求
1.一種高頻直縫焊管，其特征在于，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為C :0. 042 O. 056% ；Si 0. 18 O. 22% ；Mn :0· 75 O. 95% ；P :0. 0064 O. 015% ；S :0. 0006 O. 002% ； Ti :0. 012 O. 018% ；V :0. 001 O. 002% ；Al :0. 026 O. 038% ；Ni :0. 080 O. 13% ；Nb :0. 020 O. 029% ；Cu :0. 125 O. 135% ；Cr 0. 018 O. 03% ；Mo :0· 004 O. 008% ；B :0 O. 0005% ；Ca :0. 001 O. 003% ；余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的高頻直縫焊管的制造方法，其特征在于在荒管成型步驟，控制擠壓量，使其為焊管外徑的2 3% ；在焊接步驟，控制焊接速度為18 20m/min ；在焊后熱處理步驟，對焊縫進(jìn)行正火熱處理，溫度為930 970°C，正火后使焊縫空冷至380°C以下，然后水冷使焊縫的溫度降至80°C以下。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻直縫焊管的制造方法，其特征在于，在荒管成型步驟，控制開口角為3 4.2°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高頻直縫焊管，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為C0.042～0.056%；Si0.18～0.22%；Mn0.75～0.95%；P0.0064～0.015%；S0.0006～0.002%；Ti0.012～0.018%；V0.001～0.002%；Al0.026～0.038%；Ni0.080～0.13%；Nb0.020～0.029%；Cu0.125～0.135%；Cr0.018～0.03%；Mo0.004～0.008%；B0～0.0005%；Ca0.001～0.003%；余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)。同時，本發(fā)明還公開了一種高頻直縫焊管的制造方法。
文檔編號B23P13/00GK102912253SQ20121037830
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者王怡然, 沈建蘭, 崔俊, 谷中瑩, 吳文輝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司