[发明专利]大口径薄壁无缝钢管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种大口径薄壁无缝钢管及其制备方法。该大口径薄壁无缝钢管的外径≥273mm、外径/壁厚比≥40，其制备方法包括：步骤S1，对管坯依次进行加热、穿孔、轧管、定径，得到定径后钢管；步骤S2，将定径后钢管经过淬火、热扩、回火的处理过程，得到大口径薄壁无缝钢管。本申请通过将定径后钢管在淬火之后再进行热扩‑回火的工序，解决了大口径薄壁无缝钢管难以成型的问题，还使制备得到的大口径薄壁无缝钢管具有较高的强韧性、优良的低温韧性，且综合性能优异，尤其将其用于制备外径≥273mm，径厚比≥40的大口径薄壁3.5Ni无缝钢管时，其外径尺寸精度高、表面质量好、低温韧性好。

技术领域

本发明涉及钢管制备技术领域，具体而言，涉及一种大口径薄壁无缝钢管及其制备方法。

背景技术

3.5Ni低温用钢具有优良的机械性能和良好的低温韧性，被广泛应用于石油、化工行业中的液态乙烯等气体的存储和运输。此牌号的无缝钢管使用设计温度为-46～-101℃的低温环境，且可在10～32N/mm²的压力下服役，其工作状态为高压和低温，在其工作环境下其内表面承受着很高的压应力、内外表由于巨大温差具有极高的热应力。因此，石油、化工行业中对3.5Ni钢的使用性能要求非常高，要求此牌号的钢种既要有良好的机械性能又要具备优良的低温韧性，尤其是对于大口径薄壁钢管，大口径薄壁钢管一般指外径≥273mm，外径/壁厚比≥40的钢管。由于外径与壁厚比大，直接热轧生产难度大，通常采用热轧+热扩的工艺生产，但是由于3.5Ni钢管既要保证强度还要具备较好的低温冲击韧性，必须在热扩后再进行热处理得到的材料才具有最佳的强韧性。

大口径薄壁3.5Ni钢管的制备采用热扩后进行淬火加热时由于承受自重受力点使其发生塌陷、碰凹，导致其外径偏差大、椭圆度难以保证而影响后续管道的焊接和使用，因此，目前使用的大口径薄壁3.5Ni低温用钢管全部为焊管生产制造，即用3.5Ni板材热处理后焊接成管道，其加工制造难度大，适合批量化生产，且焊缝处性能与母材性能存在差异，给低温管道的使用留下安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种大口径薄壁无缝钢管及其制备方法，以解决现有热轧技术得到的大口径薄壁无缝钢管的外径偏差大、椭圆度难以保证的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种大口径薄壁无缝钢管的制备方法，该大口径薄壁无缝钢管的外径≥273mm、外径/壁厚比≥40，其制备方法包括：步骤S1，对管坯依次进行加热、穿孔、轧管、定径，得到定径后钢管；步骤S2，将定径后钢管经过淬火、热扩、回火的处理过程，得到大口径薄壁无缝钢管。

进一步地，上述步骤S2中的淬火的温度为750～900℃，优选为810～860℃，优选淬火的保温时间按壁厚系数2.0～2.5min/mm进行控制。

进一步地，上述步骤S2中的热扩的温度为680～800℃，优选为700～760℃，优选热扩的速度为30～80mm/min。

进一步地，上述步骤S2中的回火的温度为550～650℃，优选为585～610℃，优选回火的时间按壁厚系数4.0～4.5min/mm进行控制。

进一步地，在上述步骤S1中，加热包括对管坯依次进行预热处理、第一段加热处理、第二段加热处理、第三段加热处理、第四段加热处理以及均热处理，其中，优选预热处理的温度为500～900℃，优选预热处理的时间为12～14h；优选经过第一段加热处理后管坯的温度达到990～1010℃；优选经过第二段加热处理后管坯的温度达到1110～1130℃；优选经过第三段加热处理后管坯的温度达到1190～1210℃；优选经过第四段加热处理后管坯的温度达到1200～1220℃；优选均热处理的温度为1200～1220℃；优选第一段加热处理的时间、第二段加热处理的时间、第三段加热处理的时间、第四段加热处理的时间、均热处理的时间各自独立地为1.5～2.0h。