[發明專利]用于可焊接無縫鋼管的高強度鋼

有效

• 申請號: 200680028756.0
• 申請日: 2006-08-01
• 公開（公告）號: CN101238235A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 阿方索·伊斯基耶多·加西亞;?？送袪枴ぢ枴そ鹚崂麃啞た赡?/a>;馬爾科·馬爾西奧·蒂維利;埃托雷·阿內利;安德列亞·迪施納
• 申請（專利權）人: 特納瑞斯連接股份公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C21D9/08;C21D8/10
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司
• 代理人: 李宓

技術領域

本發明涉及一種用于制造無縫鋼管材料的鋼，例如油井管或線管，更詳細地，本發明涉及用于制造可焊接無縫鋼管的高強合金鋼。

背景技術

隨著海洋行業的技術進步，增加了對高強鋼的需求，對于流送管和立管，需要屈服應力在80～100ksi的范圍內。在這一領域中，立管系統是一個關鍵部件，并且隨著水深的增加而日益重要。立管系統的成本對于水深非常敏感。

盡管工作環境和對環境負荷(例如波浪和海流)的敏感性對于在超深環境中的兩類立管，頂部張緊立管(TTR)和鋼懸鏈線立管(SCR)，是不同的，但降低立管的重量是非常重要的。通過降低管子的重量，將降低管線的成本，并將對支撐立管的張緊系統產生巨大的影響。

另外，使用高強合金鋼可以通過更有效的設計來降低管壁厚度達30％。對于依靠頂部張緊的氣罐的浮力所立管系統，可使用的高強鋼的管壁越薄，能夠降低所需要的浮力，并會相應降低這些器件上的浮力載荷，提高立管的響應性。立管系統的張緊取決于其承載的設施，通過使用高強鋼可以降低有效載荷。

在過去幾年中，在淬火-回火(QT)無縫鋼管領域也開放了幾種高強合金鋼，這些無縫管具有高強度、高韌性和良好的圓周焊接性。但是，這些無縫管的壁厚最多要達到40mm，外徑不能超過22英寸，因此非常昂貴，并且在淬火和回火后的屈服應力低于100ksi。

例如，已知的國專利6,217,676中的用于無縫管的高強可焊接鋼，公開了一種合金鋼，在淬火和回火后可以達到X80的級別，具有對濕二氧化碳腐蝕和海水腐蝕的優良抵抗能力，以重量％計含有0.10和0.30的C，0.10～1.0Si，0.1～3.0Mn，2.5～7.0Cr，0.01～0.10的Al，余量為Fe和含有不超過0.03％P的雜質。但是，這些種類的鋼無法達到高于X80，且由于含有較多的Cr而很昂貴。

另外，在2002年1月31日公開的美國專利申請09/341,722記載了一種制造無縫管的方法，通過對成分為0.06～0.18％C、Si≤0.40％、0.80～1.40％Mn、P≤0.025％、S≤0.010％、0.010～0.060％Al、Mo≤0.50％、Ca≤0.040％、V≤0.10％、Nb≤0.10％、N≤0.01?5％以及0.30～1.00％W的鋼的管坯進行熱軋來制造，所述無縫管屈服應力的范圍是X52級別到90ksi，在高溫應用下具有穩定的彈性極限。但是，這種鋼無法達到高于100ksi的區分強度，并且在一定熱輸入范圍內無法焊接。

因此，需要一種高強度、可焊接的合金鋼用于無縫鋼管，該無縫管可以用于立管系統，屈服應力高于90ksi，壁厚(WT)與外徑(OD)的比值適合于所希望的彎曲特性，從而克服現有材料的缺點，管體和焊接具有良好的機械性能。

發明內容

以下，通過說明、圖表和附圖來說明本發明的合金鋼的具體特征。本發明的第一目的是提供在一種合金鋼用于制造高強度、可焊接的無縫管，其以重量計的成分為0.03～0.13％C、0.90～1.80％Mn、Si≤0.40％、P≤0.020％、S≤0.005％、0.10～1.00％Ni、0.20～1.20％Cr、0.15～0.80％Mo、Ca≤0.040％、V≤0.10％、Nb≤0.040％、Ti≤0.020％和N≤0.011％，其中，合金鋼的微觀組織為貝氏體和馬氏體的混合物，屈服應力至少為621MPa(90ksi)，在廣泛的熱輸入的范圍內可以焊接，含有一種適于使管體達到優異的機械特性以及圓周焊接達到良好的機械特性的化學組合物。

本發明的第二目的是提供一種高強度、可焊接的無縫鋼管，構成其的合金鋼的成分以重量計為0.03～0.13％C、0.90～1.80％Mn、Si≤0.40％、P≤0.020％、S≤0.005％、0.10～1.00％Ni、0.20～1.20％Cr、0.15～0.80％Mo、Ca≤0.040％、V≤0.10％、Nb≤0.040％、Ti≤0.020％和N≤0.011％，其中，合金鋼的微觀組織以馬氏體為主體，屈服應力至少為690MPa(100ksi)。

附圖說明

下面結合附圖描述可以更好地了解本發明。

圖1顯示厚度和Mo含量對本發明的材料的屈服應力(YS)和韌脆轉變溫度(FATT)的影響。

圖2顯示冷卻速度(CR)和Mo含量對本發明的壁厚為15mm的管的屈服應力和FATT的影響。

圖3顯示平均亞晶尺寸對本發明的Q&T(淬火-回火)鋼的屈服應力的影響。

圖4顯示具有各種馬氏體含量的Q&T鋼的FATT變化和板條束的負平方根之間的關系。