[发明专利]一种X80输送管线用无缝钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造技术领域，主要涉及一种油气输送用管线钢管及其制造方法，尤其涉及一种X80强度级别的输送用无缝钢管及其制造方法。

背景技术

管线用输送钢管有无缝钢管和焊管两种，无缝钢管制造的管线管一般占输送管线用钢管的10%左右，并主要用于路上特殊地段、加压站进出地段以及城市主干线等。按国际通用的行业标准API 5L最新第44版的要求，X80 PSL2等级管线管必须满足抗拉强度、屈服强度、冲击韧性以及屈强比的严格要求。

目前，X80 PSL2强度级别输送管线用无缝钢管主要采用离线的调质热处理制造工艺。采用离线的调质工艺固然可以得到X80钢级管线管的力学性能结果，但离线调质的热处理工艺生产工序复杂，成本较高，成材率亦较低，在当下及未来长时期内的钢铁供大于求的大背景下，产品利润率较低，缺乏竞争优势，而且制造过程对环境亦增加污染。

X80以下强度级别管线管对碳当量E_IIW一般要求不超过0.43。由于X80强度级别管线管属于管线管中的高钢级产品，钢管的强度要求较高，PSL2技术等级产品又对产品强度进行了范围的限定，即屈服强度555~705MPa、抗拉强度625~825MPa，而且还有屈强比的限制，要求不高于0.93，因此，X80无缝管线管成了API 5L 最新版第44版中为数不多的未对碳当量做强制限定的产品。但是，用户出于加工的便利性考虑，也希望X80无缝管线管尽量具有低的碳当量，一般要求碳当量E_IIW不要超过0.50，同时产品必须达到X80钢级要求的较高的强度、冲击韧性以及屈强比等要求，故采用一般的热轧方式制管难以达到要求。

通过检索国内外专利，查到与本发明内容相关的专利1件，即CN01126611.2，其采用传统的离线淬火加高温回火的热处理工艺制造X80 PSL2管线管，如前所述，其弊端是制造成本高、制造周期长且增加环境污染，而且，其合金配方中添加贵金属Ni来提高钢管的淬透性能，亦增加合金成本。本发明的一种输送用高强度无缝钢管的主要特点是在低的合金成本和制造成本下达到了钢管力学性能满足X80管线管的要求，而且，本发明制造工艺紧凑、简捷，设备投入少，易于实施，产品性能稳定。对比专利如下。

1）中国专利，01126611.2，一种低碳低合金钢及所制管材，成分（wt%）：C 0.10%-0.16%、Si 0.20%-0.40%、Mn 1.00%-1.35%、Al 0.02%-0.035%、V 0.07%-0.13%、Ni 0.05%-0.25%、B 0.0005%-0.0035%。该发明的技术特点是采用离线的调质的热处理工艺制造钢管，通过添加Ni、B保证钢管的淬透性能，使钢管强度达X80钢级水平。该发明的不足之处在于，其淬火加高温回火的离线热处理制造工艺，合金、能源消耗等制造成本较高、制造周期长、成材率随之必然降低且增加环境污染。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是，提供一种采用低成本合金设计，非离线淬火+回火处理的X80 PSL2管线管的无缝钢管及其制造方法，避免由于采用离线调质热处理产生的制造成本较高、合金成本亦较高、产品成材率较低等问题。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种X80级别PSL2在线热处理的高强管线管用无缝钢管，采用C-Mn-Cr-Nb-Ti系合金设计，保证产品的碳当量CE_IIW不高于0.50，通过Cr、Nb、Ti与C的共同作用，使钢管在热轧后的快速冷却过程中形成M-A组织，采用在线的回火处理，既与普通的离线调质技术有明显的不同，又能使产品得到与调质X80 PSL2管线管相当的强度、冲击韧性等力学性能。

本发明产品的合金成分设计范围如下： 

按Wt%计，C 0.12%-0.16%、Si 0.30%-0.45%、Mn 1.24%-1.44%、Cr 0.30%-0.50%、Nb 0.02%-0.05%、Ti 0.01%-0.03%、P≤0.020%、S≤0.012%，余量为Fe和不可避免的杂质，且碳当量CE_IIW 0.39-0.50。

各主要元素的作用及设计理由如下：

C：碳作为低合金钢的主要强化元素，一般为钢种必有元素，其有益作用是可明显提高钢的强度，其不利影响是随其含量的增加会损害钢的韧性和可焊接性。由于碳与其他强化元素相比，有最好的经济性，因此，本发明为充分利用碳的有益作用、尽量规避其有害影响，限定碳的含量范围为0.12%-0.16%。