專利名稱：一種高頻直縫焊管及其制造方法
技術領域：
本發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：
在石油天然氣生產和輸送領域中，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勢獲得廣泛應用，主要用于陸上、海底的石油、天然氣、礦漿的輸送，應用前景廣闊。隨著全球對于石油及天然氣需求的不斷增長，石油井和天然氣井的開采條件日趨惡化、復雜。由于一些H、S含量高，具有嚴重腐蝕環境的油氣田的相繼開發，因此迫切需要鋼管制造業開發與生產適應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)機組，但大多數廠家只能依靠大型鋼廠提供板卷原料，主要生產常規鋼級鋼管。對于市場需求急迫的抗HIC (hydrogen induced crack,氫致裂紋)性能優異的較高鋼級的管線管，國內尚無相應的生產廠家。對于抗HIC性能的L360MCS鋼級高頻直縫焊管及其制造工藝，目前國內尚存在空白。
發明內容
本發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，并可達到L360MCS鋼級性能，具有較高屈服強度，抗拉強度，沖擊韌性和焊接性能。為達到上述發明目的，本發明提供了一種高頻直縫焊管，其化學元素質量百分含量為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。本發明所述的高頻直縫焊管中主要化學元素的成分設計原理如下 C :C是管線鋼的主要固溶強化元素。經研究人員通過大量實驗表明，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，所以適當控制C的含量在可接受的不影響帶鋼強度的下限范圍是必要的。本成分適當降低了 C的含量，從通常的O. 07wt%左右降低為O. 056wt%以下。因而，本發明的技術方案中將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生，所以一味追求降低S含量的也是不必要的。發明人通過大量實驗發現，將S的質量百分含量控制在O. 0006 O. 002%既可以滿足耐蝕要求又可以防止帶鋼裂紋產生。Ca :Ca處理對帶鋼抗氫致裂紋(HIC)性能有重要影響。本技術方案中，在成分中添加適當的Ca，在最終凝固位置析出的CaS，經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含量具有相關關系。故本發明的技術方案將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。本發明的技術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在Mn對帶鋼相變過程的影響。當Mn含量超過I. 0被％時，氫致裂紋(HIC)的敏感性增加。所以，在本發明的技術方案中將Mn含量設定為O. 75 O. 95wt%0相應地，本發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。進一步地，在本發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°。在本發明的技術方案中，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。在熔化狀態時，焊縫處的熔池裸露在空氣中，容易發生氧化反應，氧化反應產物與帶鋼化學成分密切相關。因此，需要采用較大的擠壓量，將生產的高熔點產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%的擠壓量容易產生冷焊等缺陷，導致無法將帶鋼中的夾雜物排出焊縫表面進行去除，從而影響帶鋼質量。將焊接速度設定為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，導致排出夾雜效果下降。所以對于本技術方案，發明人將該焊接速度控制在18 20m/min。本發明所述的高頻直縫焊管的制造方法在采用高頻直縫感應焊(HFW)制造方法的基礎上，通過合理調整擠壓量及成型過程，設定高頻焊接成型及焊接參數并控制后續的熱處理技術參數，從而生產出滿足抗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。與現有技術相比，本發明所述的高頻直縫焊管，具有良好抗HIC性能，并且達到了L360MCS鋼級性能，具有較高的屈服強度，抗拉強度，沖擊韌性和焊接性能，適合作為輸送用管道應用于H、S含量較高或帶有酸性腐蝕的惡劣工作環境。
具體實施例方式實施例1-6按照下述步驟制造本發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，采用二氧化碳氣體保護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顯示了實施例1-6中各高頻直縫焊管的化學成分配比。表I (余量為Fe和其他不可避免的雜質，wt%)
權利要求
1.一種高頻直縫焊管，其特征在于，其化學元素質量百分含量為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。
2.如權利要求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
本發明公開了一種高頻直縫焊管，其化學元素質量百分含量為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。同時，本發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 優先權日2012年9月29日
發明者王怡然, 沈建蘭, 崔俊, 谷中瑩, 吳文輝 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司