專利名稱：一種石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種抗腐蝕以及具有高強(qiáng)度、高韌性且硬度不大于210HB的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)石化工業(yè)的飛速發(fā)展，石油煉化開始大量采用進(jìn)口高硫原油進(jìn)行加工，例如中東原油，其平均硫含量達(dá)到2. 0%以上。為滿足環(huán)保要求，石油制品必需低硫化，因此需采用高溫高壓的脫硫工藝，以獲得低硫的石油制品。而石油煉化設(shè)備(例如，加氫裂化、力口氫精制、制氫、重整、催化、乙烯、焦化等裝置)及其配套的管道長(zhǎng)期在高溫高壓及臨氫條件下運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)材質(zhì)劣化使其性能下降以及被氫和硫化氫腐蝕的問(wèn)題(例如，氫腐蝕、氫脆、硫化氫腐蝕致壁厚減薄等)。因此需要選用具有更高抗氫、抗H2S腐蝕和耐高溫氧化性能的管材。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常選用lCr5Mo作為原材料，然而，其抗氧化性以及抗腐蝕性以及高溫持久強(qiáng)度、抗蠕變性能等方面不足以滿足長(zhǎng)期在高溫高壓及臨氫環(huán)境下運(yùn)行的要求，如果僅增加其含鉻量，雖然可以一定程度改善上述不足，但仍難以滿足石油煉化用無(wú)縫鋼管的相關(guān)要求(例如，不僅具有高的抗腐蝕性能、較高強(qiáng)度和沖擊韌性，且其硬度不大于210HB，在700°C下的屈服強(qiáng)度彡55Mpa，抗拉強(qiáng)度彡97Mpa)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種滿足石油煉化用合金無(wú)縫鋼管相關(guān)要求的無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供了一種 石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，所述合金無(wú)縫鋼管的外徑在140mm以上，所述生產(chǎn)方法包括將管坯制成鋼管后，進(jìn)行正火加回火熱處理，其中，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為C 0. 09 O. 13%、S1:0. 35 O. 50%、Mn :0. 35
O.50%、P :0 O. 015%、S :0 O. 005%、Cr 8. 60 9. 2%、Mo 0. 94 1. 05%、Cu ( O. 10%、Al ( O. 02%、Ni ( O. 20%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述熱處理過(guò)程中，正火溫度為980±10°C，正火保溫時(shí)間為5(T70min，回火溫度為795±10°C，回火保溫時(shí)間為22(T260min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以4(T55°C /小時(shí)的降溫速度降溫至675 685°C，然后出爐空冷。根據(jù)本發(fā)明的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的一個(gè)實(shí)施例，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)優(yōu)選為C 0. ΓΟ. 12%、Si 0. 35 O. 40%、Mn :0· 40 0· 45%、P 彡 O. 013%、S 彡 O. 004%、Cr 8. 80 9· 0%, Mo 0. 96 1. 02%、Cu ( O. 10%、Al ( O. 02%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法制備的無(wú)縫鋼管在具有高強(qiáng)度的同時(shí)具有良好的沖擊韌性、合適的硬度和700°C高溫拉伸性能，可以長(zhǎng)期在高溫高壓及臨氫環(huán)境下運(yùn)行。
具體實(shí)施例方式以下，將結(jié)合示例性實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的性能要求，采用完全或等溫退火的熱處理工藝，其金相組織為鐵素體加碳化物，不能滿足高硫原油煉化裝置的高溫強(qiáng)度要求；而采用一般的正火加回火熱處理工藝，其金相組織為回火馬氏體，高溫性能滿足要求，但硬度大于210HB，既不利于焊接，也不利于抗腐蝕。因而，本發(fā)明的方法主要通過(guò)控制無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分同時(shí)配合使用合理的熱處理制度，兼顧高強(qiáng)度、合適的硬度(硬度不大于210HB)、高抗腐蝕的綜合性能，以獲得石油煉化用合金無(wú)縫鋼管。在本發(fā)明方法生產(chǎn)外徑在140mm以上的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的一個(gè)示例中，生產(chǎn)工藝流程包括電弧爐冶煉一LF爐精煉一真空脫氣一軋制/鍛制管坯一軋管一熱處理—精整一探傷、檢查一鋼管成品。其中，控制管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為C :0. 09 O. 13%、S1:0.35
0.50%、Mn :0. 35 O. 50%、P :0 O. 015%、S :0 O. 005%、Cr :8. 60 9. 2%、Mo :0. 94
1.05%、Cu ( O. 10%、Al ( O. 02%、Ni ( O. 20%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。控制管坯的化學(xué)成分在上述范圍內(nèi)的原因是若C含量過(guò)高，正火加回火熱處理后，將顯著提高合金鋼管的硬度，其硬度值高于210HB，并且過(guò)高的C含量會(huì)導(dǎo)致焊接性能和高溫塑性降低，因此將C含量控制在O. 09 O. 13%范圍內(nèi)；加入Cr能夠顯著提高鋼的抗氧化性能和抗腐蝕性能，提高鋼的持久強(qiáng)度，但Cr含量過(guò)高不僅增加成本，而且會(huì)增加鋼管的硬度，因此將Cr含量控制在8. 6(Γ9. 2% ;將此含量控制在O. 94 1. 05%可以提高鋼的耐熱性能和高溫強(qiáng)度，同時(shí)也提高鋼的常溫強(qiáng)度和硬度；若S含量高于O. 005%，將損害鋼的抗腐蝕性能使鋼表面產(chǎn)生坑蝕，另外，S與金屬形成的硫化物熔點(diǎn)較低，在鋼液凝固時(shí)形成連續(xù)的或不完全連續(xù)的網(wǎng)狀組 織，在鍛軋加工加熱時(shí)容易過(guò)熱和過(guò)燒，同時(shí)在焊接過(guò)程中，硫易于氧化，產(chǎn)生SO2氣體逸出，以致在焊接金屬中產(chǎn)生很多氣孔和疏松，導(dǎo)致焊縫的熱裂，因此S含量控制在O. 005%以下。優(yōu)選地，管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為C 0. 11 O. 12%、S1:0. 35、. 40%、Mn 0. 40 0· 45%、P 彡 O. 013%、S 彡 O. 004%、Cr 8. 80 9· 0%、Mo 0. 96 1. 02%、Cu ( O. 10%、Al ( O. 02%。上述熱處理為正火加回火，正火溫度為980±10°C，正火保溫時(shí)間為5(T70min，回火溫度為795±10°C，回火保溫時(shí)間為22(T260min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以40^550C /小時(shí)的降溫速度降溫至675飛85°C，然后出爐空冷。由于該合金鋼管的合金含量較高，么(3在9351左右，因此將正火溫度控制在AC3以上的97(T990°C范圍內(nèi)，有利于合金元素固溶和擴(kuò)散、均勻地分布在奧氏體內(nèi)，以彌散均勻的碳化物析出，達(dá)到強(qiáng)韌化效果，保證拉伸強(qiáng)度和良好的沖擊韌性。若正火溫度過(guò)低，不利于充分奧氏體化和合金元素?cái)U(kuò)散均勻，影響正火效果；若溫度過(guò)高，易發(fā)生過(guò)熱、晶粒粗大的問(wèn)題，對(duì)鋼管性能產(chǎn)生不良影響。正火處理后宜采用高溫回火得到回火馬氏體，以滿足較高的強(qiáng)度和良好的塑韌性能要求。但高溫回火的溫度不能超過(guò)AC1UC1在902°C )，因此，將回火溫度控制在785 805°C。若回火溫度過(guò)高，將出現(xiàn)加熱溫度超過(guò)AC1相變點(diǎn)發(fā)生“過(guò)溫回火”問(wèn)題；若溫度過(guò)低，則達(dá)不到高溫回火的工藝要求，不能滿足產(chǎn)品的組織和性能要求。
下面結(jié)合示例對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。示例I采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)外徑為141_的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管。首先，通過(guò)冶煉和軋制/鍛制得到管坯，管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為c :0. 12%、S1:0. 35%、Mn
O.35%、P 0. 010%、S 0. 003%、Cr 8. 80%、Ni 0. 09%、Cu 0. 06%、Mo 0. 97% 以及余量的 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。將管坯制成鋼管后進(jìn)行正火加回火熱處理，其中，正火溫度為970°C，正火保溫時(shí)間為70min，回火溫度為785°C，回火保溫時(shí)間為260min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以550C /小時(shí)的降溫速度降溫至675°C，然后出爐空冷。熱處理后的無(wú)縫鋼管的性能檢測(cè)結(jié)果見表I 表3。示例 2
采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)外徑為219_的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管。首先，通過(guò)冶煉和軋制/鍛制得到管坯，管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為c :0. 09%、S1:0. 42%、Mn
O.42%、P 0. 009%、S 0. 002%、Cr 9. 00%、Ni 0. 08%、Cu 0. 05%、Mo 0. 99% 以及余量的 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。將管坯制成鋼管后進(jìn)行正火加回火熱處理，其中，正火溫度為980°C，正火保溫時(shí)間為60min，回火溫度為795°C，回火保溫時(shí)間為240min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以500C /小時(shí)的降溫速度降溫至680°C，然后出爐空冷。熱處理后的無(wú)縫鋼管的性能檢測(cè)結(jié)果見表I 表3。示例3采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)外徑為406_的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管。首先，通過(guò)冶煉和軋制/鍛制得到管坯，管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為c :0. 13%、S1:0. 50%、Mn
O.50%、P 0. 014%、S 0. 004%、Cr 8. 90%、Ni 0. 07%、Cu 0. 07%、Mo 1. 02% 以及余量的 Fe 和
不可避免的雜質(zhì)。將管坯制成鋼管后進(jìn)行正火加回火熱處理，其中，正火溫度為990°C，正火保溫時(shí)間為50min，回火溫度為805°C，回火保溫時(shí)間為220min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以400C /小時(shí)的降溫速度降溫至685°C，然后出爐空冷。熱處理后的無(wú)縫鋼管的性能檢測(cè)結(jié)果見表I 表3。表I示例I 3的無(wú)縫鋼管的常溫拉伸性能、常溫沖擊性能、硬度
權(quán)利要求
1.一種石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，所述合金無(wú)縫鋼管的外徑在140mm以上，其特征在于，所述生產(chǎn)方法包括將管坯制成鋼管后，進(jìn)行正火加回火熱處理， 其中，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為c :0. 09 O. 13%、S1:0. 35 O. 50%、Mn :0. 35 O. 50%、P :0 O. 015%、S :0 O. 005%、Cr :8. 60 9. 2%、Mo :0. 94 1. 05%、Cu ( O. 10%、Al ( O. 02%、Ni ( O. 20%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)； 所述熱處理過(guò)程中，正火溫度為980±10°C，正火保溫時(shí)間為5(T70min，回火溫度為795±10°C，回火保溫時(shí)間為22(T260min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以4(T55°C /小時(shí)的降溫速度降溫至675飛85 °C，然后出爐空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為C 0. 11 O. 12%、S1:0. 35 O. 40%、Mn :0. 40 0· 45%、P 彡 O. 013%、S 彡 O. 004%、Cr 8. 80 9· 0%, Mo 0. 96 1. 02%、Cu ( O. 10%、Al ( O. 02%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種外徑在140mm以上的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括將管坯制成鋼管后，進(jìn)行正火加回火熱處理，其中，所述管坯的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為C0.09～0.13%、Si0.35～0.50%、Mn0.35～0.50%、P0～0.015%、S0～0.005%、Cr8.60～9.2%、Mo0.94～1.05%、Cu≤0.10%、Al≤0.02%、Ni≤0.20%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述熱處理過(guò)程中正火溫度為980±10℃，正火保溫時(shí)間為50~70min，回火溫度為795±10℃，回火保溫時(shí)間為220~260min，回火保溫后先在熱處理爐內(nèi)以40~55/小時(shí)的降溫速度降溫至675~685℃，然后出爐空冷。采用本發(fā)明方法制備得到的石油煉化用合金無(wú)縫鋼管在具有高強(qiáng)度的同時(shí)具有良好的沖擊韌性、合適硬度和700℃高溫拉伸性能，可長(zhǎng)期在高溫高壓及臨氫環(huán)境下運(yùn)行。
文檔編號(hào)C21D8/10GK103060695SQ20131001266
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者胡茂會(huì), 郭元蓉, 詹勇, 鄒友富, 吳紅, 楊文明, 蘇衛(wèi), 鄢勇 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司