S腐蚀l320ns管线用无缝钢管及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管及其生产方法，将高炉铁水进行预处理使其S含量降低到重量百分比0.010％以下；将处理后的高炉铁水和废钢加入顶底复吹转炉冶炼，出钢过程中采用所述脱氧合金进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块，之后将冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用逐渐提高升温速度的方式加热升温；之后进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作并加入钼铁合金、铌铁合金和钛铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入稀土丝，之后进行VD真空处理、圆坯连铸、管坯加热、穿孔、连轧、再加热、定径、矫直、冷却、锯切、探伤、倒棱。
【专利说明】一种含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管及其 生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土低成本耐H2S腐 蚀L320NS管线用无缝钢管及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 管道运输因其具有经济高效，不间断和无污染等特点而得到广泛应用，为了实现 管线的长距运输，需要高钢级管线管，由于我国油气资源中部分存在水和H 2S气体，这对输 送管道带来严重的腐蚀问题，而且难以预测。低温湿硫化氢腐蚀主要有应力腐蚀（SSC)和 氢致开裂（HIC)两种破坏形式。这两种破坏形式在石油天然气输送管道中均产生过严重的 事故。为此，国内外相继开发了抗湿H 2S腐蚀管线管，这些材料的应用有效的防止了湿硫化 氢腐蚀的产生和破坏。
[0003] 经检索，中国发明专利"一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢"（专利申请号： CN 1351189A)，其存在以下问题和缺点：
[0004] 杂质元素 Cu (重量0. 20% )含量高。这是以废钢为原料用电炉生产工艺所无 法克服的不足，由于Cu元素的熔点低，这会给冶炼、乳制过程造成一定的难度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种生产成本低、强韧性能匹配高、晶粒细小、耐H2S应力腐 蚀性能高的含稀土低成本管线用无缝钢管及其生产方法。
[0006] 为达以上目的，本发明一种含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管，所 述无缝钢管化学成分按重量百分比含量分别为：C 0. 07% -0. 12% ;Si 0. 05% -0. 25% ; Mn 0.90 % -1.20 % ；P 0 % -0.015 % ；S 0 % -0.005 % ；Cr 0.20 % -0.50 % ；Mo 0· 10% -0· 30% ;Nb 0· 02% -0· 06% ;Ti 0· 01% -0· 03% ;A1 0· 01% -0· 04% ;稀土元素 RE 0.0005% -0.0100%;Cu 0% -0. 10%;余量为基体Fe和微量杂质元素；其中稀土元素 RE组 分为：67%的Ce和33%的La制成。
[0007] 其中所述含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管，包括以下重量份的组 分制备而成：
[0008] 高炉铁水：90份；
[0009] 废钢：10 份；
[0010] 预脱氧合金：1.5-2. 3份；
[0011] 铝铁合金：0· 03-0. 12 份；
[0012] 白灰块：0.2份；
[0013] 钥铁合金：0· 17-0. 50 份；
[0014] 铌铁合金：0· 03-0. 10 份
[0015] 钛铁合金：0· 04-0. 12 份；
[0016] 稀土丝：0.02 份；
[0017] 硅钙线：0.06份；
[0018] 其中所述稀土丝由稀土元素 RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
[0019] 其中所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金中的两种或两种以上任 意比例的混合物。
[0020] 一种生产所述含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管的方法，包括如下 步骤：
[0021] (1)高炉铁水预处理：将所述高炉铁水中S含量降低到重量百分比0.010%以下；
[0022] (2)顶底复吹转炉冶炼：将所述处理后的高炉铁水和所述废钢加入顶底复吹转炉 冶炼，出钢过程中采用所述预脱氧合金进行预脱氧合金化，终脱氧采用铝铁合金进行有铝 脱氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入所述白灰块；
[0023] (3) LF炉精炼：将步骤（2)冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用从低 级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温将温度从1530°C升至1630°C;采用造白渣 操作并加入所述钥铁合金、所述铌铁合金和所述钛铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入所 述稀土丝；
[0024] (4) VD真空处理：真空处理的真空度彡0· lOKPa，深真空时间彡13分钟后，喂入所 述硅钙丝，喂丝后进行> 10分钟软吹氩气；
[0025] (5)圆坯连铸：采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度彡30°C 进行圆坯连铸：铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯；
[0026] (6)之后进行管述加热一穿孔一连乳一再加热一定径一矫直一冷却一锅切一探 伤一倒棱，其中再加热的再加热炉温度控制在900?930°C之间，终轧温度控制在860? 900°C之间，定径后管体温度控制在830?880°C之间，以达到轧制正火的功效；执行带温矫 直，矫直温度> 50(TC，然后将钢管在冷床上冷却之后进行定尺锯切；然后对钢管逐支进行 探伤检测，合格者在两端进行倒棱加工。
[0027] 其中所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金中的两种或两种以上任 意比例的混合物。
[0028] 其中所述稀土丝由稀土元素 RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
[0029] 本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
[0030] ①由于以高炉铁水为原料，杂质元素 Cu含量较低，Cu :彡0. 10% ;
[0031] ②由于在500°C以上进行带温矫直，钢管的残余应力较低，残余应力：彡30MPa(采 用环切法）；
[0032] ③由于"含稀土元素的独特成分设计"结合成熟生产工艺，使得钢管的各项性能优 异，具体性能指标如下：
[0033] 屈服强度：330?390MPa ;抗拉强度：460?540MPa ;屈强比彡0. 80 ;延伸率 彡30% ;0°C时的横向冲击值aKV彡lOOJ/cm2 ;剪切比：100% ;晶粒度彡8.0级；硬度 彡22〇HV10 ;残余应力彡3〇MPa。
[0034] ④抗HIC性能
[0035] 按照NACE Standard TM 0284-2003标准A方法，对试样进行连续96小时的A溶 液浸泡，试样表面未出现裂纹。
[0036] ⑤抗SSC性能
[0037] 按照NACE Standard TM 0177-2005标准A方法，采用四点弯曲试样法，试验恒定 应力为〇. 8Kt(l. 5 (256MPa)，经过H2S饱和的A溶液连续浸泡、720小时试样未出现开裂或破坏 性裂纹。
[0038] 本发明针对【背景技术】中存在的问题，通过"独特的化学成分设计和以高炉铁水为 原料的独特生产工艺"等技术措施，很好地解决了上述问题，取得了显著的进步。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合实施例1?实施例3对本发明作进一步详细说明。
[0040] 实施例1?实施例3的整个冶炼工艺、乳制工艺及热处理工艺完全相同，所不同的 只是合金加入量及化学成分，具体实施过程如下：
[0041] 将90吨高炉铁水用0. 03吨"金属镁粉"作脱硫脱氧预处理，使铁水中的含S量降 低到（重量百分比）0.010%以下；
[0042] 将所述的90吨预处理铁水兑入100吨级的顶底复吹转炉中，再加入10吨优质废 钢，然后采用单渣工艺进行冶炼，终渣中氧化钙与二氧化硅的重量百分比按3. 0控制，采用 硅锰、锰铁和铬铁进行脱氧合金化，在出钢时采用的铝铁合金进行终脱氧，出钢过程必须挡 渣,挡渣失败必须扒渣,出钢过程中合金加完以后加入0. 2吨白灰块；
[0043] 将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼：精炼时按要求正常吹氩气 (流量为每分钟100标升），采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温将温 度从1530°C升至1630°C ;根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作； 采用造白渣操作，加入钥铁、铌铁和钛铁合金；
[0044] 当LF炉精炼结束后要保持底部软吹氩气（流量为每分钟40标升），同时加入0. 02 吨稀土丝；
[0045] 然后对精炼好的钢水再进行VD真空处理：深真空度< 0. lOKPa，深真空时间彡13 分钟；再喂入240米的硅钙线（质量为0. 06吨），喂丝后保持12分钟软吹氩气（流量为每 分钟40标升）。
[0046] 将经过VD真空处理后的钢水大包吊上钢包回转台进行5机5流圆坯连铸，连铸时 采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺；钢水过热度AT < 30°C ;铸坯出二次冷却区域后 进行矫直，然后用火焰切割为圆管坯。
[0047] 实施例1?实施例3的具体合金加入量见表1。
[0048] 表1实施例1?实施例3中的合金加入量（公斤）
[0049]
【权利要求】
1. 一种含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管，其特征在于：所述无 缝钢管化学成分按重量百分比含量分别为：C 0.07 %-0.12 % ;Si 0.05 %-0.25 %; Mn 0. 90 % -I. 20 % ；P 0 % -〇. 015 % ；S 0 % -〇. 005 % ；Cr 0. 20 % -〇. 50 % ；Mo 0? 10% -0? 30% ;Nb 0? 02% -0? 06% ;Ti 0? 01% -0? 03% ;A1 0? 01% -0? 04% ;稀土元素 RE 0.0005% -0.0100%;Cu 0% -0. 10%;余量为基体Fe和微量杂质元素；其中稀土元素RE组 分为：67 %的Ce和33 %的La制成。
2. 根据权利要求1所述含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管，其特征在于 其包括以下重量份的组分制备而成： 高炉铁水：90份； 废钢：10份； 预脱氧合金：1.5-2. 3份； 铝铁合金：〇. 03-0. 12份； 白灰块：0. 2份； 钥铁合金：〇. 17-0. 50份； 铌铁合金：〇. 03-0. 10份 钛铁合金：〇. 04-0. 12份； 稀土丝：0. 02份； 硅钙线：0. 06份； 其中所述稀土丝由稀土元素RE组分为：67 %的Ce和33 %的La制成。
3. 根据权利要求1所述含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管，其特征在于 所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金中的两种或两种以上任意比例的混合 物。
4. 一种生产如权利要求1-3中任一项所述含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无 缝钢管的方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 高炉铁水预处理：将所述高炉铁水中S含量降低到重量百分比0. 010%以下； (2) 顶底复吹转炉冶炼：将所述处理后的高炉铁水和所述废钢加入顶底复吹转炉冶 炼，出钢过程中采用所述预脱氧合金进行预脱氧合金化，终脱氧采用铝铁合金进行有铝脱 氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入所述白灰块； (3) LF炉精炼：将步骤（2)冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用从低级数 到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温将温度从1530°C升至1630°C;采用造白渣操作 并加入所述钥铁合金、所述铌铁合金和所述钛铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入所述稀 土丝； (4) VD真空处理：真空处理的真空度< 0. lOKPa，深真空时间彡13分钟后，喂入所述硅 钙丝，喂丝后进行> 10分钟软吹氩气； (5) 圆坯连铸：采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度< 30°C进行 圆坯连铸：铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯； (6) 之后进行管述加热一穿孔一连乳一再加热一定径一矫直一冷却一锅切一探伤一倒 棱，其中再加热的再加热炉温度控制在900?930°C之间，终轧温度控制在860?900°C之 间，定径后管体温度控制在830?880°C之间，以达到轧制正火的功效；执行带温矫直，矫直 温度> 50(TC，然后将钢管在冷床上冷却之后进行定尺锯切；然后对钢管逐支进行探伤检 测，合格者在两端进行倒棱加工。
5. 根据权利要求4所述的含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管的生产方 法，其特征在于：所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金中的两种或两种以上 任意比例的混合物。
6. 根据权利要求4所述的含稀土低成本耐H2S腐蚀L320NS管线用无缝钢管的生产方 法，其特征在于：所述稀土丝由稀土元素RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
【文档编号】B21C37/06GK104313474SQ201410620607
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】丰小冬, 贺景春, 王克忠, 康利明, 王庆敏, 赵美英, 刘淼, 刘红霞 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司