[發明專利]一種低溫韌性優良的高強無縫鋼管及其制造方法

有效

• 申請號: 201110419213.4
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN103160752A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 王長順;解德剛;俞平;陳克東;陳勇;趙波;徐詠梅
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C21C1/02;C21C7/064;B22D11/18;B22D11/115;C21D8/10;C21D1/18;C21D9/08
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技術領域

本發明屬于低合金鋼制造領域，尤其涉及一種屈服強度為125ksi(862MPa)級別的低溫沖擊韌性優良的低合金無縫鋼管及其制造方法。

背景技術

隨著工業化的發展，世界能源日益緊張，人們開始考慮從寒冷的陸地和海底獲取能源，在寒冷環境下的機械設備施工及石油鉆采、運輸急需具有優良低溫沖擊韌性的高強度鋼材。而大部分市售的現有低碳及中碳高強度鋼由于強度高時其韌性較低，例如API?Spec?5CT中的Q125鋼級油井管，雖強度能達到125ksi，但韌性指標只能達到0℃橫向20J、縱向41J，當作業環境溫度進一步降低時，則其沖擊韌性難以滿足要求，因此，在低溫條件下使用，它們只能被處理成較低強度，以獲得較高的韌性，這將造成鋼材截面厚度的增加，使產品的重量增加，必將導致其成本比高強度鋼潛力得以充分利用時的成本高。為此，公開號為CN1098359C的專利發明了一種具有優異低溫韌性的高強度雙相鋼板，但其強度只能保證抗拉強度不低于830MPa；同樣，公開號為JP1985121219(A)的日本專利發明的高強高韌鋼板的屈服強度只能達到700MPa；公開號為CN?1148416A、CN?101548026A和CN?1146784A的專利公開的高強高韌鋼板的強度和低溫韌性雖比較理想，但其成分、組織控制苛刻，生產控制難度較大，大生產難以保證產品性能的穩定控制，同時，由于Nb、V、Ti、Mo、B、Cu、Mn、Ni等合金的復合加入，增大了連鑄坯表面質量的控制難度；相類似的板材技術還有公開號為CN?1087357C、CN?1087356C、CN?1986861A等專利，但要么性能不夠優異，要么生產控制難度大，難以實現工業化穩定生產和穩定應用。以上公開專利發明的高強高韌鋼由于成分限制，只適合生產板、帶材，焊縫質量及焊接熱影響區組織、性能的波動是其一大劣勢。而公開號為CN?101343715A的中國專利，公開的低溫韌性優良的無縫鋼管的屈服強度只能達到70ksi。

總之，以上公開的專利，雖然都能提供一種具有較好低溫韌性的鋼管及制造方法，但還存在以下的不足：

1)公開號為CN?1098359C的專利、公開號為JP1985121219(A)的日本專利、公開號為CN?1986861A的中國專利，在獲得較好低溫韌性的情況下鋼的強度不能達到100ksi以上。而且，發明產品為焊管，焊縫質量及焊接熱影響區組織、性能的波動始終作為一個危險因素存在。

2)公開號為CN?1087356C、CN?1087357C的專利和公開號為CN1146784A、CN?1148416A、CN?101548026A的專利，雖聲稱能獲得高度和優良低溫韌性兼具的鋼板，但產品制造工藝的控制難度大，工業生產條件下的產品的質量、性能的穩定性不易實現。而且，發明產品為焊管，焊縫質量及焊接熱影響區組織、性能的波動是又一個潛在的危險因素。

3)公開號為CN?101343715A的中國專利，公開了一種低溫韌性優良的無縫鋼管及其制造方法，避免了焊接對鋼管性能、質量均一性的影響，但僅限屈服強度70ksi以下的情況使用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術所存在的缺陷，提供一種屈服強度達到125ksi(862MPa)及以上，-60℃沖擊韌性能達到40J以上，適用于寒冷環境下施工的機械設備或石油鉆采的低合金無縫鋼管及其制造方法。

為實現本發明，發明者們從合金元素篩選與配比、鋼質潔凈度控制、工藝優化與參數選擇、組織優化等幾個方面進行了大量而系統的試驗研究，最終確定了可滿足本發明目的合金元素配比及制造工藝。

本發明是這樣實現的：該低溫韌性優良的高強無縫鋼管的成分按重量百分比計：C：0.15％～0.20％、Si：0.20％～0.30％、Mn：0.2％～0.5％、P：≤0.010％、S：≤0.003％、Cr：0.6％～0.8％、Mo：0.4％～0.7％、Ni：1.0％～1.4％、Nb：0.01％～0.035％、Als：0.01％～0.05％、N：≤0.006％，O≤0.002％，H≤0.0002％，其余為Fe及不可避免的雜質。

本發明各合金元素范圍選擇的說明：

C：碳的主要作用是提高淬透性，與鋼中其它合計元素形成的碳化物可以提高強度，碳含量低于0.15％，鋼的淬透性和強度難以保證，但碳元素會對鋼的韌性起到破壞作用，碳高于0.20％低溫韌性難以保證。

Si：硅在這里主要是起脫氧作用，但其對韌性損害較大，故將其限定在0.20～0.30％范圍內。