[發(fā)明專(zhuān)利]大口徑高鋼級(jí)輸氣管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110228432.4
• 申請(qǐng)日: 2011-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102242311A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮耀榮;吉玲康;李洋;霍春勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/16
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/16;C22C38/58;C22C38/38
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 張正星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼管配方及其制備方法，特別涉及一種大口徑高鋼級(jí)輸氣管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管及其制備方法，具體涉及一種強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到X80、X90、X100鋼級(jí)，鋼管外徑760mm～1422mm，壁厚12mm～30mm，輸送壓力為10MPa及以上的大口徑高鋼級(jí)輸氣管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著大口徑高壓輸氣管道工業(yè)的快速發(fā)展，管道安全問(wèn)題備受關(guān)注。大口徑高壓輸氣管道延性裂紋的長(zhǎng)程擴(kuò)展是管道安全的最大威脅，如管道設(shè)計(jì)或使用不當(dāng)，很可能發(fā)生裂紋的長(zhǎng)程擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)裂紋可長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米，會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和環(huán)境污染。

采用管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)，驗(yàn)證管道在特定工況條件下的安全性，是國(guó)際上通用的也是最可靠的方法。進(jìn)行全尺寸氣體爆破試驗(yàn)時(shí)，要求鋼管按照一定規(guī)律排布，如按照材料韌性由低到高的順序排布、等韌性排布或隨機(jī)排布，無(wú)論采用何種排布，中間均需要有數(shù)根(一般1～3根)韌性較低的管段，以便裂紋能夠在這段管段上容易啟裂并向兩邊擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展停止時(shí)便可得到鋼管的止裂韌性。故此，中間啟裂管段需要達(dá)到特殊要求，不僅要其與試驗(yàn)管段的強(qiáng)度一致，為了防止脆性斷裂，其韌性不能過(guò)低，而為了防止起不到引發(fā)裂紋的作用，其韌性也不能過(guò)高。可見(jiàn)，中間較低韌性管段的獲取，是輸氣管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵因素之一。

目前，具有適當(dāng)韌性的啟裂管段的制備在國(guó)際上也屬于探索的技術(shù)，還沒(méi)有確定的成熟技術(shù)可供直接應(yīng)用。本發(fā)明就是針對(duì)上述情況，需要提供一種大口徑X80、X90、X100全尺寸氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管及其制備方法，以滿(mǎn)足開(kāi)展全尺寸氣體爆破試驗(yàn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋼管外徑760mm～1422mm，壁厚12mm～30mm，強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到X80、X90、X100且具有適當(dāng)韌性的大口徑高鋼級(jí)輸氣管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管及其制備方法，以滿(mǎn)足開(kāi)展全尺寸氣體爆破試驗(yàn)的需要。

由于全尺寸實(shí)物氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管要求要與試驗(yàn)管段的強(qiáng)度一致，并具有適當(dāng)?shù)捻g性，對(duì)于X80、X90、X100鋼級(jí)的管段，韌性以控制在100～200J之間，同時(shí)要求啟裂后斷口為延性斷口，斷口上不能有明顯的分離開(kāi)現(xiàn)象。為了保證滿(mǎn)足上述要求，必須對(duì)其化學(xué)成分和制造工藝進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

本發(fā)明在成分設(shè)計(jì)方面，擬采用低碳，加Mn，Nb、V、Ti微合金化，同時(shí)可少量加入Mo、Ni、Cu、Cr、B等多種元素，控制鋼中P、S、O、H、N等有害元素，采用Al、Si全脫氧的鎮(zhèn)靜鋼。在控軋空冷工藝方面，可通過(guò)奧氏體區(qū)的控制軋制以及軋后冷卻等工藝，來(lái)獲得具有適當(dāng)組織結(jié)構(gòu)且比較均勻的復(fù)相組織來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大口徑高鋼級(jí)輸氣管道全尺寸氣體爆破試驗(yàn)用啟裂鋼管，所述鋼管的成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括：C：0.07％～0.12％，Mn：1.50％～1.75％，Si：0.15％～0.35％，P≤0.015％，S：0.010％～0.020％，Al：0.005％～0.03％，O≤0.002％，H≤0.00015％，N≤0.005％，余量為Fe。其中，碳當(dāng)量≤0.55％，冷裂紋敏感系數(shù)≤0.28％，所述鋼管的管徑為760mm～1422mm，所述鋼管的壁厚12mm～30mm，所述鋼管的鋼級(jí)為X80、X90、X100鋼級(jí)，其屈服強(qiáng)度550Mpa～840Mpa，其抗拉強(qiáng)度625Mpa～990Mpa，其0℃的夏比沖擊韌性控制在100J～200J之間，落錘試驗(yàn)(DWTT)斷口剪切面積≥85％。

進(jìn)一步地，所述鋼管的成分按質(zhì)量百分比計(jì)還包括：Nb：0.01％～0.06％，Ti：0.015％～0.035％，以及V：0.01％～0.05％中的一種或兩種以上的合金元素，并且0.06％≤Nb+V+Ti≤0.10％。以發(fā)揮Nb、V、Ti的碳氮化合物細(xì)化晶粒、提高強(qiáng)度和韌性的作用，為防止其過(guò)度加入對(duì)材料韌性的不利影響，對(duì)上限進(jìn)行了控制。

進(jìn)一步地，所述鋼管的成分按質(zhì)量百分比計(jì)還包括：Mo：0.15％～0.30％，Ni：0.15％～0.30％，Cu：0.10％～0.25％，Cr：0.13％～0.30％，以及B：0.001％～0.005％中的一種或兩種以上的合金元素，并且0.30％≤Mo+Cr+Ni+Cu≤1.0％，以使厚壁材料具有適當(dāng)?shù)拇阃感裕M(jìn)而提高強(qiáng)度、韌性和耐蝕性，改進(jìn)熱軋工藝性能。為控制鋼板偏析，需要控制Mo：P＞15。

本發(fā)明實(shí)施例所述成分具體可根據(jù)鋼級(jí)和鋼管厚度的不同，進(jìn)行調(diào)整。