[發明專利]一種含稀土耐濕H2S腐蝕L555QS管線管及其生產方法

在審

• 申請號: 201310616463.6
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103667930A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張玉勝
• 申請（專利權）人: 包頭鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22C38/28
• 分類號: C22C38/28;C22C33/06;C21C7/10;C21C7/064;B22D11/00;C21D8/10
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

一、所屬技術領域：

本發明屬于黑色金屬冶煉及金屬壓力加工領域，涉及一種含稀土耐濕H₂S腐蝕L555QS管線用無縫鋼管及其生產方法。

二、背景技術：

管道運輸因其具有經濟高效，不間斷和無污染等特點而得到廣泛應用，為了實現管線的長距運輸，需要高鋼級管線管，由于我國油氣資源中部分存在水和H₂S氣體，這對輸送管道帶來嚴重的腐蝕問題，而且難以預測。低溫濕硫化氫腐蝕主要有應力腐蝕(SSC)和氫致開裂(HIC)兩種破壞形式。這兩種破壞形式在石油天然氣輸送管道中均產生過嚴重的事故，而耐濕H₂S腐蝕與高鋼級相互矛盾。為此，國內外相繼開發了抗濕H₂S腐蝕L555QS高鋼級管線管，這些材料的應用有效的防止了濕硫化氫腐蝕的產生和破壞。

經檢索，中國發明專利“X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管”(專利申請號：201110138418.5)，其存在以下問題和缺點：

1.鋼中含有貴重元素Ni、Cu、Nb和B。不僅生產成本高，而且由于Cu元素的熔點低，這會給冶煉、軋制過程造成一定的難度；

2.軋制及熱處理制度沒有提及，可操作性不強。

三、發明內容：

本發明的目的是提供一種生產成本低、強韌性能匹配高、組織均勻細小、耐濕H₂S應力腐蝕性能高的含稀土管線用無縫鋼管及其生產方法。

本發明的目的是這樣實現的：

將重量百分比90％的高爐鐵水與10％的優質廢鋼作為原料。

以下述工藝流程進行生產：首先對上述高爐鐵水進行預處理，然后與上述優質廢鋼一同加入頂底復吹轉爐進行冶煉，再將冶煉好的鋼水裝入鋼水包進入LF爐工位進行精煉，精煉完成后進入VD工位進行真空脫氣處理，再進行圓坯連鑄，并將連鑄坯切割成管坯，然后對管坯進行加熱，對加熱好的管坯進行穿孔和連軋使其成為連軋管，對軋管進行定徑后送入冷床冷卻，然后實施鋸切，對切好的鋼管進行熱處理，然后進行矯直，最后經探傷檢測，合格者經倒棱加工后即為管線管成品。

其工藝流程簡述為：鐵水預處理→頂底復吹轉爐冶煉→LF爐精煉→VD真空處理→圓坯連鑄→切割→管坯加熱→穿孔→連軋→定徑→冷卻→鋸切→熱處理→矯直→探傷→倒棱。

連鑄圓管坯的生產過程如下所述：

1、將高爐鐵水經預處理，使得鐵水中的含S量(重量百分比)降低到0.010％以下。

2、將預處理后的鐵水兌入頂底復吹轉爐，加入(重量百分比)10％優質廢鋼，采用單渣工藝冶煉，控制終渣堿度和終點目標，出鋼過程中進行脫氧合金化，終脫氧采用有鋁脫氧工藝，出鋼過程必須擋渣或扒渣，出鋼過程中合金加完以后加入白灰塊。

3、在LF爐進行精練：精煉全過程按要求正常吹Ar，采用從低級數到高級數逐漸提高升溫速度的方式加熱提溫；根據轉爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫、成分調整及升溫操作；采用造白渣操作。

4、LF爐精煉結束后保持底部軟吹Ar，按預定加入量喂入稀土絲。

5、進行VD真空處理：真空度≤0.10KPa，深真空時間≥13分鐘。

6、喂入定長硅鈣絲，喂絲后進行810分鐘吹Ar；將經過VD真空處理后的鋼水進行圓坯連鑄，采用低拉速的恒速控制和電磁攪拌工藝；控制鋼水過熱度；鑄坯經過矯直后，火焰切割為圓管坯。

對管坯進行化學成分化驗，管坯的化學成分應符合下述要求(重量百分比％)：C0.06～0.12；Si0.05～0.25；Mn1.00～1.30；P≤0.015；S≤0.005；Cr0.30～0.60；Mo0.10～0.30；V0.03～0.10；Ti0.01～0.03；Al0.01～0.04；稀土元素RE0.0005～0.0100；Cu<0.10；余量為基體Fe和無法檢測的微量雜質元素。

所述稀土元素RE為Ce、La的混合稀土金屬，它們的重量百分比分別為：Ce67％、La33％。

加入稀土元素能夠起到改善非金屬夾雜物形態、強化晶界等作用，從而取得提高耐腐蝕性能和沖擊韌性的效果。

將成分化驗合格及硫印不大于2.0級的連鑄圓管坯進行制管，制管過程如下：

將管坯放入加熱爐進行加熱，連續檢查并控制好加熱爐預熱段、加熱段、均熱段等各段的溫度，各段溫度的控制范圍見表1；

表1環形加熱爐各段溫度控制(℃)