[发明专利]一种液化天然气用低温无缝钢管的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及超低温无缝钢管领域，具体涉及一种液化天然气用低温无缝钢管的生产方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，国内石油、化工等能源行业需要大量低温用钢来制造各种液化石油气、液氨、液氧、液氮的生产及存储设备。由于液化天然气具有可燃性和超低温性，与一般低温压力容器相比，其存储和运输用钢管必须具备强度、热应力与应变、焊接性能和抗腐蚀等综合特性，还要求材料具有抗脆性裂纹扩展性能，对钢管的冶金质量和热处理工艺要求极其严格。根据我国“十二五”规划，未来五年将优化石化能源的发展，加快油气资源的开发。这将给低温服役条件下能源生产及存储设备制造行业提供广阔的市场及发展机遇，同时也会促进耐低温材料的发展。目前能源行业-70～-196℃条件下使用的材料多为Ni系低温钢，Ni含量在0.5％～9％之间。随着Ni含量的增加，钢的冶炼及轧制难度增大。目前，虽然国内已有企业能生产3.5％Ni及9％Ni等高Ni钢，但是产品的性能还不够稳定，不能完全得到用户的认可。

9％Ni钢(钢管代表牌号为ASTM A333为Gr.8)是1944年开发的Ni含量为9％的合金钢，由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功，它是一种低碳调质钢，组织为马氏体加贝氏体。这种钢材在极低温度下具有良好的韧性和高强度，而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比，热胀系数小，经济性好，使用温度最低可达-196℃，自1960年通过研究证明不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用以来，9％Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。同时，随着全球能源资源的多样化，未来国内对储存液化天然气(LNG)终端结构材料的需求量将会非常大，开发相应结构的材料将成为能源战略调整的重要环节之一。LNG的温度为-162℃，储存其的结构材料必须在极低温度下具有一定强度和韧性。目前超低温度用材料主要有以下几种：奥氏体不锈钢、镍基合金、铝合金和9Ni钢(钢管代表牌号为ASTM A333为Gr.8)。与奥氏体不锈钢和奥氏体铁-镍合金相比，9Ni钢成本更低，与铝合金比，9Ni钢具有较高的强度和更好的低温韧性，因此LNG储存和运输设备的结构材料国际上普遍使用9Ni钢，目前9Ni钢也是国内缓解能源压力、建设液化天然气必须的重要基础原材料。

国内鞍钢、钛钢、南钢均能生产9Ni钢板，但缺乏与钢板匹配的锻件、管件和焊材，因此目前主要使用进口的9Ni钢低温管。随着LNG产业的不断发展，LNG储罐、LNG船建造以及相关行业，对9Ni钢材料的需求激剧增加；在石化工程的设备制造也有9Ni钢材的需求。目前，国内相关制造企业针对9Ni钢材料在大型LNG储罐建造中的应用情况进行了大量的研究和生产工艺改进，积累了丰富的经验，但在焊道跟踪以及反馈系统方面的研究尚未起步，尤其是在无缝钢管的生产研究。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种液化天然气用低温无缝钢管的生产方法。该方法主要针对外径为Φ273mm，外径公差(-0.8，+2.4)mm；壁厚15～20mm，壁厚公差为±12.5％的液化天然气(LNG)用9Ni钢材低温无缝钢管。该方法生产的液化天然气(LNG)用低温无缝钢管尺寸精度，内外表面质量符合ASME/ASTM技术规范要求。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种液化天然气用低温无缝钢管的生产方法，它的工艺流程如下：

VD连铸坯→坯料切割→坯料加热→穿孔→连轧管机组轧制管坯→热锯头尾→冷却→矫直→精整→尺寸及表面质量检查→包装入库；

所述坯料加热是在环形炉中加热，其环形炉中不供热段温度≤790℃，所述环形炉中保持还原性气氛，所述坯料加热的时间≥6.5h，并且所述坯料加热后出炉的坯料温度为1245～1265℃；

所述穿孔需控制穿孔后得到的毛管平直，全长外径控制在336～340mm；

所述轧制管坯是将温度为90～110℃的芯棒插入到温度≥1080℃的毛管上进行轧制，并且轧制过程中需控制轧机出口速度为2.8～3.3m/s，芯棒的限动速度为2.48～2.635m/s；所述轧制管坯得到的荒管壁厚极差≤2.8mm。

根据本发明更进一步的技术方案，所述坯料加热的过程中，所述坯料与坯料前后空5～7排位置，并且在环形炉内坯料与坯料的间距为800mm。

根据本发明更进一步的技术方案，所述坯料加热分为预热段、加热段和均热段。