权利要求
1.一种高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：其原料为≤30mm壁厚满足化学成分要求的热轧无缝钢管，无缝钢管的化学成分及含量为：C0.13-0.16%;Si 0.20-0.30%;Mn 1.30-1.50%;P≤0.015%;S≤0.003%;Cr 0.40-0.55%;Mo 0.30-0.45%;Nb 0.015-0.030%;Ni 0.25-0.40%;Al 0.005-0.035%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素;其工艺流程为：热轧无缝钢管→淬火炉加热→淬火炉保温→出炉→水淬→回火炉加热→回火炉均热→回火炉保温→出炉→空冷→钢管取样→检测分析;其中：
所述无缝钢管淬火炉保温段温度为890±10℃，保温40分钟;
无缝钢管出淬火炉进行水淬热处理，钢管头端内喷嘴的喷水量为3600m3/h，外淋管的外淋水量为3800m3/h，控制水温≤26℃，外淋和内喷同时开启，外淋和内喷均为43秒时间，内喷嘴的距离管段50-80mm，径向轮电机转速为36HZ，将无缝钢管冷却至100℃;
将无缝钢管加热到760℃进行均热和保温，从加热至保温段，总时间控制在40分钟，炉温控制在760℃±10℃;无缝钢管出淬火炉进行两相区水淬热处理，钢管头端内喷嘴的喷水量为3600m3/h，外淋管的外淋水量为3800m3/h，控制水温≤26℃，外淋和内喷同时开启，外淋和内喷均为40-45秒时间，内喷嘴的距离管段50-80mm，径向轮电机转速为36HZ，将无缝钢管冷却至100;
将无缝钢管加热到520℃进行均热和保温，从加热至保温段，总时间控制在40分钟，炉温控制在520℃±10℃。
2.根据权利要求1所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：钢管的各项力学性能达到：屈服强度：660～700MPa;抗拉强度：750～900MPa;屈强比：≤0.85;延伸率：≥20%;-10℃时的横向冲击值：KV8≥150J/cm2;晶粒度：≥9.0级。
3.根据权利要求1所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：所述无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.14%;Si0.23%;Mn 1.35%;P0.009%;S 0.003%;Cr 0.52%;Mo 0.37%;Nb 0.025%;Ni 0.31%;Al 0.012%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
4.根据权利要求1所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：所述无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.14%;Si0.24%;Mn 1.37%;P0.011%;S 0.002%;Cr 0.50%;Mo 0.34%;Nb 0.022%;Ni 0.29%;Al 0.015%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
5.根据权利要求1所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：所述无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.15%;Si0.26%;Mn 1.39%;P0.010%;S 0.003%;Cr 0.45%;Mo 0.36%;Nb 0.024%;Ni 0.31%;Al 0.017%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
6.根据权利要求2所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：所述无缝钢管尺寸为：钢管外径×钢管壁厚×钢管长度=Ф273mm×18mm×12000mm。
7.根据权利要求3所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：所述无缝钢管尺寸为：钢管外径×钢管壁厚×钢管长度=Ф426mm×30mm×12000mm。
8.根据权利要求4所述的高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其特征在于：所述无缝钢管尺寸为：钢管外径×钢管壁厚×钢管长度=Ф457mm×20mm×12000mm。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工技术领域，尤其涉及一种高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法。
背景技术
[0002]随着海洋石油天然气开采规模的不断上升，在确保安全、可靠的前提下，降低开采装备的建设成本是行业发展的趋势，海洋平台用桩腿管朝着具有高强、高韧以及优良焊接性能的低碳贝氏体方向发展。传统上，该钢通过调制处理得到回火索氏体组织，通过位错亚结构强化和固溶强化机制使钢获得强韧性匹配的效果。采用这种调质工艺后，钢虽然具有良好的强韧性，但也存在屈强比偏高的不足，一般达到0.93～0.96，降低了焊接结构的安全性能。
[0003]为此，本发明以高钢级海洋平台桩腿用无缝钢管为研究对象，通过系列淬火+两相区淬火+回火工艺(QQ’T)进行热处理试验研究，以降低材料屈强比，保证产品在严苛服役条件下的安全性能,实现经济创效。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种≤30mm壁厚满足化学成分要求的无缝钢管,调质热处理后产品性能满足高强度、低屈强比高等级别管线管。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006]本发明一种高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法，其原料为≤30mm壁厚满足化学成分要求的热轧无缝钢管，无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.13-0.16%;Si 0.20-0.30%;Mn 1.30-1.50%;P≤0.015%;S≤0.003%;Cr 0.40-0.55%;Mo0.30-0.45%;Nb 0.015-0.030%;Ni 0.25-0.40%;Al 0.005-0.035%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素;其工艺流程为：热轧无缝钢管→淬火炉加热→淬火炉保温→出炉→水淬→回火炉加热→回火炉均热→回火炉保温→出炉→空冷→钢管取样→检测分析;其中：
[0007]所述无缝钢管淬火炉保温段温度为890±10℃，保温40分钟;
[0008]无缝钢管出淬火炉进行水淬热处理，钢管头端内喷嘴的喷水量为3600m3/h，外淋管的外淋水量为3800m3/h，控制水温≤26℃，外淋和内喷同时开启，外淋和内喷均为43秒时间，内喷嘴的距离管段50-80mm，径向轮电机转速为36HZ，将无缝钢管冷却至100℃;
[0009]将无缝钢管加热到760℃进行均热和保温，从加热至保温段，总时间控制在40分钟，炉温控制在760℃±10℃;无缝钢管出淬火炉进行两相区水淬热处理，钢管头端内喷嘴的喷水量为3600m3/h，外淋管的外淋水量为3800m3/h，控制水温≤26℃，外淋和内喷同时开启，外淋和内喷均为40-45秒时间，内喷嘴的距离管段50-80mm，径向轮电机转速为36HZ，将无缝钢管冷却至100;
[0010]将无缝钢管加热到520℃进行均热和保温，从加热至保温段，总时间控制在40分钟，炉温控制在520℃±10℃。
[0011]进一步的，钢管的各项力学性能达到：屈服强度：660～700MPa;抗拉强度：750～900MPa;屈强比：≤0.85;延伸率：≥20%;-10℃时的横向冲击值：KV8≥150J/cm2;晶粒度：≥9.0级。
[0012]进一步的，所述无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.14%;Si 0.23%;Mn 1.35%;P 0.009%;S 0.003%;Cr 0.52%;Mo 0.37%;Nb 0.025%;Ni 0.31%;Al 0.012%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
[0013]进一步的，所述无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.14%;Si 0.24%;Mn 1.37%;P 0.011%;S 0.002%;Cr 0.50%;Mo 0.34%;Nb 0.022%;Ni 0.29%;Al 0.015%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
[0014]进一步的，所述无缝钢管的化学成分及含量为：C 0.15%;Si 0.26%;Mn 1.39%;P 0.010%;S 0.003%;Cr 0.45%;Mo 0.36%;Nb 0.024%;Ni 0.31%;Al 0.017%;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
[0015]进一步的，所述无缝钢管尺寸为：钢管外径×钢管壁厚×钢管长度=Ф273mm×18mm×12000mm。
[0016]进一步的，所述无缝钢管尺寸为：钢管外径×钢管壁厚×钢管长度=Ф426mm×30mm×12000mm。
[0017]进一步的，所述无缝钢管尺寸为：钢管外径×钢管壁厚×钢管长度=Ф457mm×20mm×12000mm。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
[0019]①热轧态无缝钢管采用“C+Mn+Mo+Ni+Cr+Nb”合金化元素组合，生产≤30mm壁厚高强度、低屈强比高等级别管线管产品。
[0020]②无缝钢管回火热处理结束后出炉进行空冷，采用“C+Mn+Mo+Ni+Cr+Nb”合金化元素组合生产的≤30mm壁厚高强度、低屈强比高等级别管线管产品经过QQ’T热处理工艺，即在正常的淬火(Q)、回火(T)之间增加一次F+A两相区淬火(Q’)热处理，使得钢管的各项性能优异，具体性能指标如下：
[0021]屈服强度：660～700MPa;抗拉强度：750～900MPa;屈强比：≤0.85;延伸率：≥20%;-10℃时的横向冲击值：KV8≥150J/cm2;晶粒度：≥9.0级。
附图说明
[0022]下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
[0023]图1为实施例1的显微组织照片;
[0024]图2为实施例2的显微组织照片;
[0025]图3为实施例3的显微组织照片。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例1～实施例3对本发明作进一步详细说明。
[0027]轧制合格的热轧态管线用无缝钢管，钢中化学成分质量百分比含量满足：C0.13-0.16;Si 0.20-0.30;Mn 1.30-1.50;P≤0.015;S≤0.003;Cr 0.40-0.55;Mo 0.30-0.45;Nb0.015-0.030;Ni 0.25-0.40;Al 0.005-0.035;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。
[0028]生产工艺流程顺序为：热轧无缝钢管→淬火炉加热→淬火炉保温→出炉→水淬→回火炉加热→回火炉均热→回火炉保温→出炉→空冷→钢管取样→检测分析。
[0029]具体生产工艺流程简述如下：
[0030]1、轧制合格的热轧态管线用无缝钢管，使得钢中化学成分满足要求。
[0031]2、将无缝钢管装入淬火炉，淬火炉保温段温度为890±10℃，保温40分钟;更进一步的，所述无缝钢管淬火炉保温段温度为890℃，保温40分钟。
[0032]3、无缝钢管出淬火炉进行水淬热处理，钢管头端内喷嘴的喷水量为3600m3/h，外淋管的外淋水量为3800m3/h，控制水温≤26℃，外淋和内喷同时开启，外淋和内喷均为43秒时间，内喷嘴的距离管段50-80mm，径向轮电机转速为36HZ，将无缝钢管冷却至100℃。
[0033]4、将无缝钢管加热到760℃进行均热和保温，从加热至保温段，总时间控制在40分钟，炉温控制在760℃±10℃;无缝钢管出淬火炉进行两相区水淬热处理，钢管头端内喷嘴的喷水量为3600m3/h，外淋管的外淋水量为3800m3/h，控制水温≤26℃，外淋和内喷同时开启，外淋和内喷均为43秒时间，内喷嘴的距离管段50-80mm，径向轮电机转速为36HZ，将无缝钢管冷却至100℃。
[0034]5、将无缝钢管加热到520℃进行均热和保温，从加热至保温段，总时间控制在40分钟，炉温控制在520℃±10℃。
[0035]实施例1：Ф273mm×18mm×12000mm(钢管外径×钢管壁厚×钢管长度)
[0036]实施例2：Ф426mm×30mm×12000mm(钢管外径×钢管壁厚×钢管长度)
[0037]实施例3：Ф457mm×20mm×12000mm(钢管外径×钢管壁厚×钢管长度)
[0038]无缝钢管回火热处理结束后出炉进行空冷，对热处理完毕的无缝钢管取300mm的管端试样进行力学性能和检测分析，其化学成分化验结果(重量百分比含量)见表2，力学性能检测结果及见表3，非金属夹杂物及晶粒度检测结果见表4，实施例1～实施例3显微组织照片见分别见图1～图3所示。
[0039]表2管坯的化学成分检测结果(重量%)
[0040]
CSiMnPSCrMoNbNiAl实施例10.140.231.350.0090.0030.520.370.0250.310.012实施例20.140.241.370.0110.0020.500.340.0220.290.015实施例30.150.261.390.0100.0030.450.360.0240.310.017
[0041]表3无缝钢管的力学性能检测结果
[0042]
[0043]
[0044]表4无缝钢管的金相性能检测结果(级)
[0045]
[0046]以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
说明书附图(3)
声明：
“高强度、低屈强比高等级别管线管两相区淬火的热处理方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：内蒙古包钢钢联股份有限公司
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