一種lng輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法
【專利摘要】一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法,屬于管線鋼技術領域。其化學成份重量百分比為：C：0.03～0.08wt％，Nb：0.05～0.08wt％，Si：0.15～0.30wt％，Mn：1.40～1.65wt％等。首先冶煉，然后連鑄，鋼坯經再加熱后在4300～5500mm生產線上控軋控冷；之后通過擴徑焊管生產線制管并進行焊接。優點在于，綜合性能良好，適用于LNG氣化后的輸送管道建設。
【專利說明】
-種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于管線鋼技術領域，特別是設及一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制 備方法。產品具有優良的低溫初性，適用于LNG氣化后的輸送管道建設。
【背景技術】
[0002] "沿海進口液化天然氣LNG項目"是我國四大能源進口通道之一。由于LNG是一種清 潔、高效的能源，LNG作為燃料在能源供應中的比例迅速增加。每年液化天然氣LNG需求正W 12%的高速增長，成為全球增長最迅猛的能源行業之一。中國對LNG產業的發展越來越重 視，中國正在規劃和實施的沿海LNG輸氣站項目很多。比如2015年開工建設的"天津液化天 然氣化NG)項目"。該項目是國家能源規劃重點項目，是國家實施清潔能源戰略的重要組成 部分。項目分兩期建設，總供氣能力130億立方米/年。項目由=部分組成，碼頭及陸域形成 工程、接收站工程和輸氣干線工程。
[0003] 液化天然氣(LNG)是通過在常壓下將氣態的天然氣冷卻至一162°C，使之凝結成液 體，主要成分由甲燒組成。在輸送時，液化天然氣化NG)采用海水氣化技術，但海水氣化技術 存在溫度不穩定、不均勻的問題，氣化后介質的溫度會存在較低溫度的情況，尤其是從接收 站出來到輸氣干線前段，對于鋼板的斷裂試驗溫度要求很低，天津液化天然氣(LNG)項目要 求鋼板斷裂試驗溫度為一25°C，因此，LNG輸氣干線項目對于材料的主要技術要求有兩個：
[0004] 1、如何滿足鋼板一30°C夏比沖擊功和鋼板一25°c落鍵DWTT性能，尤其是批量生產 過程中一25 °C落鍵性能的穩定性。
[0005] 2、從用戶使用角度考慮，如何保證用戶焊接過程中焊縫和熱影響區的一20°C低溫 初性，需要母材合理的成分設計和焊接工藝設計。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法，解決了如 何保障管線鋼一30°C夏比沖擊初性、一25°C落鍵初性、強度性能及用戶焊接過程中焊縫和 熱影響區的一2(TC低溫初性和焊接性能的問題。適用于LNG氣化后的輸送管道建設。
[0007] -種LNG輸氣干線用低溫管線鋼，其中，化學成份重量百分比為：C: 0.03~ 0.08wt%，Nb:0.05~0.08wt%，Si:0.15~0.30wt%，Mn:1.40~1.65wt%，Alt:0.01~ 0.05wt%，P:<0.015wt%，S:< 0.004wt%，Ti:0.008~0.020wt%，Ni:0.21~0.35wt%， 化:0.15~0.25wt%，余量為化和不可避免雜質元素。
[000引一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼的制備方法，包括冶煉、連鑄、再加熱、社制、冷卻、 埋弧焊等工序，具體步驟及參數如下：
[0009] 1、在100~300噸轉爐上冶煉，然后連鑄成厚度250~400mm的鋼巧；
[0010] 2、鋼巧經過1140~1200°C的再加熱，然后在4300~5500mm生產線上進行控社控 冷。鋼板分兩階段控社，第一階段終社溫度為960~IOior，然后進行待溫，待溫厚度為成品 鋼板厚度的2~4倍，第二階段開社溫度為840~880°C，終社溫度控制在810~840°C范圍，兩 階段社制的工藝參數可保證產品組織細小和均勻，對后續低溫初性和焊接性能有至關重要 的作用。鋼板熱社后進行加速冷卻，開冷溫度為770~800°C，終冷溫度為430~500°C，冷卻 速度為15~25°C/s，獲得細小的準多邊形鐵素體和少量粒狀貝氏體組織，在此基體上分布 著1~5%比例的妮鐵復合析出物，析出物尺寸為40~60nm，該加速冷卻工藝可控制基體的 顯微組織、位錯密度和析出物等，對于產品的低溫初性和強度性能有至關重要的作用；
[0011 ] 3、通過JCOE，既J形、C形、O形及E邱anding擴徑或UOE既U形、O形及E邱anding擴徑 焊管生產線制管，內外焊采用直縫埋弧自動焊工藝進行焊接，電壓36~42V，電流550~ 1050A，焊接速度1.50~1.70m/min，焊接線能量42~45KJ/mm，此焊接工藝對焊縫和熱影響 區的一20°C夏比沖擊初性有利。
[0012] 力學性能為:鋼板橫向一30°C夏比沖擊功達到360~460J，鋼板橫向25 °C落鍵剪切 面積達到85~100%，直縫埋弧焊一20°C焊縫和熱影響區夏比沖擊功達到160~260J。
[0013] 通過W上控制鋼板化學成分和生產工藝流程生產出的一種LNG輸氣干線用低溫管 線鋼，獲得良好的金相組織，力學性能穩定，組織均勻，具有優良的低溫初性及一定的沖擊 初性。并通過采用合適的焊接工藝，解決了管線鋼的一3(TC夏比沖擊初性、一25°C落鍵初 性、強度性能、一20°C埋弧焊性能。
[0014] 本發明的優點在于，有效的保障了管線鋼的一3(TC夏比沖擊初性、一25°C落鍵初 性、強度性能及用戶焊接過程中焊縫和熱影響區的一20°C低溫初性和焊接性能，且綜合性 能良好，適用于LNG氣化后的輸送管道建設。
[0015] 本
【發明內容】
的構成要點立足于W下認識：
[0016] Nb元素在本發明中的主要作用是析出強化，提高材料的強度性能。本發明進行了 大量試驗，發現：當Nb含量大于0.08%時，由于二次析出硬化，使其熱影響區和焊縫沖擊初 性變差;但當師含量小于0.05 %時，強度性能又偏低。因此本發明中師含量控制在0.05~ 0.08%范圍內。
[0017] Ti元素是析出強化和提高焊接性能的作用，本發明控制Ti : 0.008~0.020 %范圍， 可W獲得良好的綜合性能。鋼中雜質元素越低越好，為了獲得良好的低溫初性，本發明進行 大量試驗，發現雜質元素控制在P:含0.015%，S:含0.004%，對產品的低溫初性和可焊性有 益。
[0018] Ni元素是奧氏體穩定性元素，能降低T 轉變溫度，能有效提高管線鋼的低溫初 性。Ni可通過固溶強化作用提高鋼的強度，彌補厚規格鋼材中因厚度的增加引起的強度下 降，本發明進行了大量試驗，發現當Ni含量大于0.21%時，其一25°C低溫落鍵性能和一20°C 焊縫性能良好，Ni-般控制在0.21~0.35 %范圍內。
[0019] Cr元素對提高管線鋼的抗拉強度是有效的，可顯著降低材料的屈強比。但較高的 化含量會對焊縫性能不利。因此化含量控制在0.15~0.25%范圍內。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明中管線鋼的金相組織照片。
[0021] 圖2為本發明中管線鋼的位錯密度照片。
[0022] 圖3為本發明中管線鋼的析出物照片。
【具體實施方式】
[0023] 實施例1~5
[0024] -、實施例中鋼板化學成分如下表1所示：
[0025] 表1鋼板化學成分(wt%)
[0026]
[0027] W上實施例均為化學成分重量百分比，余量均為化和不可避免雜質元素。
[0028] 二、實施例工藝制度如下表2所示：
[0029] 表2實施例工藝制度
[0030]
[0031] 其中，焊接工藝采用內四絲外四絲埋弧自動焊，電壓36~42V，電流550~1050A。
[0032] S、實施例力學性能如下表3所示：
[0033] 實施例1~5生產的LNG輸氣干線用低溫管線鋼金相組織W細小的準多邊形鐵素體 為主，并存在少量粒狀貝氏體組織;基體上分布著1~5%比例妮鐵復合析出物，析出物尺寸 為40~60nm;參照附圖1金相組織照片、附圖2位錯密度照片和附圖3析出物照片。
[0034] 表3實施例力學性能
[0035]
[0036] 本發明大量試驗結果表明，金相組織對產品力學性能至關重要，本發明的金相組 織形態、組成和尺寸直接決定了產品的低溫沖擊初性、低溫落鍵性能、強度性能和直縫埋弧 焊性能。
[0037] 本發明通過控制鋼板化學成分和生產工藝，獲得良好的金相組織，使鋼材具有優 良的低溫初性，并且解決了管線鋼的焊接問題，可實現工程化應用。
【主權項】
1. 一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼，其特征在于，其中，化學成份重量百分比為:C: 0.03 ~0.08wt%，Nb:0.05~0.08wt%，Si:0.15~0.30wt%，Μη:1·40~1.65wt%，Alt:0.01 ~ 0.05wt%，P: <0.015wt%，S: < 0.004wt%，Ti:0.008~0.020wt%，Ni:0.21 ~0.35wt%， Cr:0.15~0.25wt%，余量為Fe和不可避免雜質元素。2. 根據權利要求1所述的低溫管線鋼，其特征在于，鋼板橫向一30°C夏比沖擊功達到 360~460J，鋼板橫向25°C落錘剪切面積達到85~100 %，直縫埋弧焊一 20°C焊縫和熱影響 區夏比沖擊功達到160~260J。3. -種權利要求1所述的低溫管線鋼的制備方法，其特征在于，具體步驟及參數如下： 1) 在100~300噸轉爐上冶煉，然后連鑄成厚度250~400mm的鋼坯； 2) 鋼坯經過1140~1200 °C的再加熱，然后在4300~5500mm生產線上進行控乳控冷； 3) 通過JCOE或UOE擴徑焊管生產線制管，內外焊采用直縫埋弧自動焊工藝進行焊接。4. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟2)中的鋼板分兩階段控 車L，第一階段終乳溫度為960~10HTC，然后進行待溫，待溫厚度為成品鋼板厚度的2~4倍， 第二階段開乳溫度為840~880°C，終乳溫度控制在810~840 °C范圍。5. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟2)中的鋼板熱乳后進行加 速冷卻，開冷溫度為770~800°C，終冷溫度為430~500°C，冷卻速度為15~25°C/s;獲得細 小的準多邊形鐵素體和少量粒狀貝氏體組織，在此基體上分布著1~5%比例的鈮鈦復合析 出物，析出物尺寸為40~60nm〇6. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟3)中的自動焊接電壓為36 ~42V，電流為550~1050A，焊接速度為1.50~1.70m/min，焊接線能量為42~45KJ/mm。
【文檔編號】C22C38/02GK105861937SQ201610201680
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】李少坡, 丁文華, 諶鐵強, 李群, 張海, 李戰軍, 馬長文, 白學軍, 李飛, 王立峰, 周德光
【申請人】首鋼總公司