小口徑9Ni低溫用無縫鋼管及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金行業(yè)無縫鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種利用麗半浮動(dòng)芯棒連軋 工藝生產(chǎn)的小口徑9Ni低溫用無縫鋼管。
【背景技術(shù)】
[0002] 9Ni低溫用鋼由于具有優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的低溫韌性，廣泛應(yīng)用于液化天然 氣的存儲和運(yùn)輸。此牌號的無縫鋼管使用設(shè)計(jì)溫度為-158~-162°C的低溫環(huán)境，且工作壓 力在0. 5~29N/_2的壓力下，其工作狀態(tài)為高壓和低溫，在其工作環(huán)境下其表面承受著壓 應(yīng)力、內(nèi)外表產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力。因此，對9Ni的使用性能要求非常高，要求此牌號的鋼種 即要有良好的機(jī)械性能又要有優(yōu)良的低溫韌性。目前，使用的小口徑9Ni低溫用鋼管大多 為焊管，即用冷軋薄板材焊接而成，采用焊接工藝生產(chǎn)9Ni低溫用鋼管對焊接工藝要求非 常高，相應(yīng)的生產(chǎn)成本也高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種利用MM半浮動(dòng)芯棒連軋工 藝生產(chǎn)的小口徑9Ni低溫用無縫鋼管。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種小口徑9Ni低溫用無縫鋼管，成分以質(zhì)量％計(jì)，具體有： C: 0? 07 彡、Si:0? 15 ~0? 25、Mn:0? 50 ~0? 80、P:0? 010 彡、S:0? 003 彡、Ni:9. 00 ~9. 60、 Mo:0. 04~0. 08、A1 :0. 010~0. 060,其余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0005] 9Ni鋼的超低溫鋼要求P、S含量特別低，以減少其脆性傾向，其成分中除了含有碳 鋼基本成分Fe、C、Si、Mn外，主要含有較高的Ni元素。
[0006] 具體的化學(xué)成分設(shè)計(jì)如下： Ni為奧氏體穩(wěn)定元素，尤其是對材料在低溫下的穩(wěn)定性至關(guān)重要，Ni降低韌脆轉(zhuǎn)變溫 度的能力僅次于N，是金屬元素中最好的降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度元素，Ni有利于提高材料的淬 透性和強(qiáng)度，同時(shí)還能提高材料的低溫塑性。
[0007] Mn是奧氏體穩(wěn)定元素，同時(shí)也是基體強(qiáng)化元素，可以通過沉淀強(qiáng)化來提高強(qiáng)度，Mn 還可以提高材料的淬透性，過低則強(qiáng)度達(dá)不到要求，過高則影響材料的韌性，而且Si、Mn以 一定比例存在于鋼中，還有利于抑制彼此偏聚。
[0008]Si在煉鋼過程中是脫氧元素，對降低9Ni鋼中有害元素0含量非常重要，Si同時(shí) 可以提高強(qiáng)度，Si除了和Mn按一定比例存在于鋼中抑制M偏聚外，Si還可以抑制P在晶界 偏聚。
[0009] C可以通過間隙固溶提高強(qiáng)度，但C過多對焊接熱影響區(qū)低溫韌性有害，因此在保 證強(qiáng)度的前提下，C應(yīng)該越低越好。
[0010] s易與金屬元素Mn形成析出物MnS，降低低溫韌性，P容易在晶界偏聚，降低晶界抗 裂紋擴(kuò)展能力，降低低溫韌性，因此S、P都是對低溫韌性有害的元素，應(yīng)控制在最低限度。
[0011] 〇、N與A1容易形成高溶點(diǎn)析出物A1203和A1N，而且析出物直徑較大，能達(dá)到幾微 米，在析出物附近容易造成應(yīng)力集中而成為裂紋源，嚴(yán)重影響基體的低溫韌性，應(yīng)盡量減少 這幾種元素含量。
[0012]Mo、W可以提尚泮透性，從而提尚材料的強(qiáng)度。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種利用MM半浮動(dòng)芯棒連軋工藝制造小口徑9Ni低溫用無縫鋼 管的方法，它包括：管坯檢驗(yàn)一管坯下料一環(huán)形爐加熱一錐型輥穿孔機(jī)穿孔一MM半浮動(dòng)芯 棒連軋機(jī)軋管一切管機(jī)一步進(jìn)爐再加熱一高壓水除鱗一定徑一冷床冷卻一管排鋸鋸切一 矯直一漏磁探傷一人工檢驗(yàn)及修磨一熱處理一矯直一鋼管外表面修磨處理一超聲波探傷 -人工復(fù)檢一清潔、標(biāo)識、包裝一入庫。
[0014] 其中鋼坯加熱、乳管及熱處理的具體步驟如下： A、鋼坯加熱分熱回收段、預(yù)熱、加熱、均熱過程；熱回收段溫度隨爐溫，時(shí)間 彡30min;預(yù)熱段溫度為1020°C±10°C，時(shí)間15~20min;加熱分為二段：加熱一段溫度 1150°C±10°C，時(shí)間20~30min，加熱二段溫度1270°C±10°C，時(shí)間20~30min;均熱段 溫度 1270°C± 10°C，時(shí)間 20 ~30min。
[0015]B、軋管采用錐型輥穿孔機(jī)穿孔和MM半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組軋制，MM半浮動(dòng)芯棒 連軋管機(jī)組在? 42~〇 127mm外徑范圍內(nèi)，乳制壁厚在3. 5~8mm時(shí)，限動(dòng)時(shí)芯棒限動(dòng)速 度為0. 75~1. 75m/s，1#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，2#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~ 1200rpm之間，3#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，4#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm 之間，5#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，6#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，以 保證小口徑鋼管的成形。
[0016]C、二次正火+回火熱處理：一次正火溫度：890°C~910°C，一次正火時(shí)間按壁厚系 數(shù)2. 0~2. 5min/mm進(jìn)行控制，最小保溫時(shí)間15min;二次正火溫度：780°C~800°C，二次 正火時(shí)間按壁厚系數(shù)2. 0~2. 5min/mm進(jìn)行控制，最小保溫時(shí)間15min;回火溫度：570°C~ 590°C，回火時(shí)間按壁厚系數(shù)3. 0~4. 5min/mm進(jìn)行控制。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)： 1、軋管采用錐型輥穿孔機(jī)穿孔和麗半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組軋制，在保證使用坯料無 任何質(zhì)量問題和足夠的軋制比的前提下，可以保證鋼管既有良好的性能又有足夠的產(chǎn)量。
[0018] 2、通過孔型和軋制參數(shù)的設(shè)計(jì)，使小口徑低溫用管可以達(dá)到批量生產(chǎn)的要求。因 其鋼種合金元素含量高，乳制過程中容易出現(xiàn)前卡、中卡，乳后容易出現(xiàn)內(nèi)表裂紋、內(nèi)折等 缺陷，通過調(diào)整頂前壓下量、降低橢圓度，消除前卡、中卡、內(nèi)折等缺陷，并通過降低環(huán)形爐 加熱溫度及低速軋制的方法消除內(nèi)表面缺陷。從而使該小口徑低溫用管實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
[0019] 3、生產(chǎn)的鋼管具有較高的強(qiáng)韌性，優(yōu)良的低溫性能，且綜合性能優(yōu)異，其成品無縫 鋼管完全可以取代同級別焊管。
[0020] 以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 一種小口徑9Ni低溫用無縫鋼管，成分以質(zhì)量％計(jì)，具體有：C:0. 05、Si:0. 15、 Mn:0? 57、P:0? 006、S:0? 0015、Ni:9. 278、Mo:0? 056、A1 :0? 020,其余部分為Fe及不可避免 的雜質(zhì)。
[0022]所述的小口徑9Ni低溫用無縫鋼管采用麗半浮動(dòng)芯棒連軋工藝生產(chǎn)，它包括：管 坯檢驗(yàn)一管坯下料一環(huán)形爐加熱一錐型輥穿孔機(jī)穿孔一MM半浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)軋管一切管 機(jī)一步進(jìn)爐再加熱一高壓水除鱗一定徑一冷床冷卻一管排鋸鋸切一矯直一漏磁探傷一人 工檢驗(yàn)及修磨一熱處理一矯直一鋼管外表面修磨處理一超聲波探傷一人工復(fù)檢一清潔、標(biāo) 識、包裝一入庫。
[0023] 其中鋼坯加熱、乳管及熱處理的具體步驟如下： A、鋼坯加熱分熱回收段、預(yù)熱、加熱、均熱過程；熱回收段溫度隨爐溫，時(shí)間 彡30min;預(yù)熱段溫度為1020°C±10°C，時(shí)間15~20min;加熱分為二段：加熱一段溫度 1150°C±10°C，時(shí)間20~30min，加熱二段溫度1270°C±10°C，時(shí)間20~30min;均熱段 溫度 1270°C± 10°C，時(shí)間 20 ~30min。
[0024]B、軋管采用錐型輥穿孔機(jī)穿孔和MM半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組軋制，MM半浮動(dòng)芯棒 連軋管機(jī)組在? 42~〇 127mm外徑范圍內(nèi)，乳制壁厚在3. 5~8mm時(shí)，限動(dòng)時(shí)芯棒限動(dòng)速 度為0. 75~1. 75m/s，1#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，2#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~ 1200rpm之間，3#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，4#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm 之間，5#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，6#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，以 保證小口徑鋼管的成形。
[0025]C、二次正火+回火熱處理：一次正火溫度：890°C~910°C，一次正火時(shí)間按壁厚系 數(shù)2. 0~2. 5min/mm進(jìn)行控制，最小保溫時(shí)間15min;二次正火溫度：780°C~800°C，二次 正火時(shí)間按壁厚系數(shù)2. 0~2. 5min/mm進(jìn)行控制，最小保溫時(shí)間15min;回火溫度：570°C~ 590°C，回火時(shí)間按壁厚系數(shù)3. 0~4. 5min/mm進(jìn)行控制。
[0026] 采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的化學(xué)成分的坯料，利用MM半浮動(dòng)芯棒連軋工藝生產(chǎn)，對生產(chǎn)出 來的小口徑9Ni低溫用無縫鋼管隨機(jī)取樣進(jìn)行分析，實(shí)物尺寸及室溫力學(xué)性能結(jié)果如表1 所示： 表1實(shí)物尺寸及標(biāo)準(zhǔn)下的力學(xué)性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小口徑9Ni低溫用無縫鋼管，其特征是：成分以質(zhì)量％計(jì)，具體有：C: 0. 07 <、 Si:0. 15 ~0. 25、Mn:0. 50 ~0. 80、P:0. 010 彡、S:0. 003 彡、Ni:9. 00 ~9. 60、M〇 :0. 04 ~ 0.08、Al:0.010~0.060,其余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小口徑9Ni低溫用無縫鋼管，其特征是：所述的無縫鋼 管利用MM半浮動(dòng)芯棒連軋工藝生產(chǎn)，它包括：管坯檢驗(yàn)一管坯下料一環(huán)形爐加熱一錐型輥 穿孔機(jī)穿孔一MM半浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)軋管一切管機(jī)一步進(jìn)爐再加熱一高壓水除鱗一定徑一 冷床冷卻一管排鋸鋸切一矯直一漏磁探傷一人工檢驗(yàn)及修磨一熱處理一矯直一鋼管外表 面修磨處理一超聲波探傷一人工復(fù)檢一清潔、標(biāo)識、包裝一入庫； 其中鋼坯加熱、乳管及熱處理的具體步驟如下： A、 鋼坯加熱分熱回收段、預(yù)熱、加熱、均熱過程；熱回收段溫度隨爐溫，時(shí)間 彡30min;預(yù)熱段溫度為1020°C±10°C，時(shí)間15~20min;加熱分為二段：加熱一段溫度 1150°C±10°C，時(shí)間20~30min，加熱二段溫度1270°C±10°C，時(shí)間20~30min;均熱段 溫度 1270°C± 10°C，時(shí)間 20 ~30min; B、 軋管采用錐型輥穿孔機(jī)穿孔和麗半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組軋制，麗半浮動(dòng)芯棒連 軋管機(jī)組在? 42~? 127mm外徑范圍內(nèi)，乳制壁厚在3. 5~8mm時(shí)，限動(dòng)時(shí)芯棒限動(dòng)速度 為0. 75~I. 75m/s，1#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，2#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~ 1200rpm之間，3#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，4#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm 之間，5#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，6#軋輥電機(jī)轉(zhuǎn)速在350~1200rpm之間，以 保證小口徑鋼管的成形； C、 二次正火+回火熱處理：一次正火溫度：890°C~910°C，一次正火時(shí)間按壁厚系數(shù) 2. 0~2. 5min/mm進(jìn)行控制，最小保溫時(shí)間15min;二次正火溫度：780°C~800°C，二次正 火時(shí)間按壁厚系數(shù)2. 0~2. 5min/mm進(jìn)行控制，最小保溫時(shí)間15min;回火溫度：570°C~ 590°C，回火時(shí)間按壁厚系數(shù)3. 0~4. 5min/mm進(jìn)行控制。
【專利摘要】一種小口徑9Ni低溫用無縫鋼管，成分以質(zhì)量%計(jì)，具體有：C：0.07≤、Si：0.15～0.25、Mn：0.50～0.80、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：9.00～9.60、Mo：0.04～0.08、Al：0.010～0.060，其余部分為Fe及不可避免的雜質(zhì)。所述的無縫鋼管利用MM半浮動(dòng)芯棒連軋工藝生產(chǎn)，它包括：管坯檢驗(yàn)→管坯下料→環(huán)形爐加熱→錐型輥穿孔機(jī)穿孔→MM半浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)軋管→切管機(jī)→步進(jìn)爐再加熱→高壓水除鱗→定徑→冷床冷卻→管排鋸鋸切→矯直→漏磁探傷→人工檢驗(yàn)及修磨→熱處理→矯直→鋼管外表面修磨處理→超聲波探傷→人工復(fù)檢→清潔、標(biāo)識、包裝→入庫。
【IPC分類】C22C38-12, B21C37-06, C21D8-10
【公開號】CN104818425
【申請?zhí)枴緾N201510153694
【發(fā)明人】韓福龍, 范振遠(yuǎn), 張業(yè)圣, 陳紹林, 張坤
【申請人】衡陽華菱鋼管有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月2日