本發(fā)明屬于熱軋無縫鋼管生產(chǎn)，尤其涉及一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法。

背景技術(shù)：

1、x52n為集輸用管線管，主要應(yīng)用于石油天然氣輸送管道，煤和固體物料輸送管等，x52n服役環(huán)境通常為高壓，鋼管需要承受較大的工作壓力，且非常容易被co2、h2s等腐蝕物質(zhì)腐蝕氧化，因此對于x52n鋼管的鋼坯質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，同時還要求鋼管具有良好的強韌性和組織的穩(wěn)定均勻性。

2、x52n管線管在生產(chǎn)過程中容易存在內(nèi)外壁組織不均勻問題，鋼管內(nèi)壁容易形成帶狀組織，帶狀組織使得鋼管組織均勻性造成破壞，降低了鋼管的穩(wěn)定性，極易造成鋼管在服役使用過程中出現(xiàn)失效問題，縮短了鋼管的使用壽命，還可能造成嚴(yán)重的安全事故，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失。因此，在生產(chǎn)x52n管線管時，應(yīng)避免帶狀組織的產(chǎn)生，通過可控方式降低帶狀組織，改善鋼管的組織均勻性，提高鋼管的穩(wěn)定性。

3、帶狀組織的產(chǎn)生原因主要是成分偏析和熱加工不當(dāng)。在連鑄凝固過程中，各元素的擴散速度不同，容易造成枝晶偏析，在熱軋生產(chǎn)過程中形成帶狀組織，該種帶狀組織稱為一次帶狀組織；在熱軋生產(chǎn)過程中由于熱軋工藝參數(shù)的不適以及軋后冷卻過程控制不當(dāng)，同樣也會形成帶狀組織，稱為二次帶狀組織。因此，改善鋼管的組織均勻性，就需要控制鋼質(zhì)成分偏析，采取合適的熱軋工藝參數(shù)及控制冷卻手段降低帶狀組織。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種中厚壁x52n管線管的組織均勻控制方法，不需后續(xù)熱處理，僅通過合理地控制加熱制度、穿孔、連軋及定徑等軋制工藝參數(shù)和冷卻路徑，就可獲得均勻的鐵素體和珠光體組織，全壁厚晶粒度≥7.0級，每平方厘米范圍內(nèi)最大晶粒度和最小晶粒度差不高于1.0級，無貝氏體組織，無明顯帶狀組織，提高中厚壁管線管的組織均勻性及性能穩(wěn)定性。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，包括管坯環(huán)形爐加熱、穿孔、pqf連軋、張減定徑、環(huán)形水冷和冷床冷卻，具體包括以下方法步驟：

4、1)環(huán)形爐加熱工序中，按照環(huán)形爐入鋼口至出鋼口順時針方向?qū)h(huán)形爐分為預(yù)熱段、加熱段以及均熱段，所述加熱段分為加熱1段、加熱2段和加熱3段，所述均熱段分為均熱1段和均熱2段，采用分段控溫方式進行加熱；環(huán)型爐加熱管坯采用“長預(yù)熱、短加熱、低均熱”的加熱方式進行管坯加熱。

5、所述預(yù)熱段采用無噴嘴燃燒方式進行加熱，預(yù)熱段爐膛溫度不超過950℃，在預(yù)熱段所處時間不超過50min；所述加熱段和均熱段采用脈沖式噴嘴燃燒方式進行加熱，加熱1段爐膛溫度不超過1050℃，在加熱1段所處時間不超過25min，加熱2段爐膛溫度不超過1150℃，在加熱2段所處時間不超過25min，加熱3段爐膛溫度不超過1220℃，在加熱3段所處時間不超過30min，均熱1段爐膛溫度不超過1250℃，在均熱1段所處時間不超過20min，均熱2段爐膛溫度不超過1250℃，在均熱2段所處時間不超過15min，總在爐時間不超過170min，如遇生產(chǎn)熱停爐情況爐溫保溫800℃以上，爐底反轉(zhuǎn)將待出爐的管坯退回到隔墻后。

6、2)穿孔工序中，采用“短穿”的方式進行穿孔，擴徑率為9％～10％，鋼管延伸率為170％～200％。

7、3)穿孔工序中，采用兩輥導(dǎo)板式穿孔機進行穿孔。

8、4)穿孔工序中，采用擴徑導(dǎo)板進行擴徑，擴徑導(dǎo)板的出口角度為6.5°～7.0°，擴徑導(dǎo)板間距為205～215mm，穿孔頂頭平整段直徑為160～185mm，穿孔輥距為185～195mm。

9、5)穿孔后毛管長度為5800～7800mm，在連軋機前旋轉(zhuǎn)自然冷卻，進入連軋機前進行高壓水除鱗去除毛管表面氧化皮。

10、6)連軋工序中，采用pqf軋機進行軋制，增加連軋階段變形量，壁厚變形量為45％～60％，降低軋制速度，軋制溫度為1050～1100℃，軋制速度為2.0～3.0m/s。

11、7)軋制后荒管長度為11m～14.5m，荒管經(jīng)輥道運至張減定徑，進入張減定徑前進行高壓水除鱗去除荒管表面氧化皮。

12、8)張減定徑工序中，采用張減定徑機進行定徑，荒管進入定徑溫度為870～900℃；

13、9)經(jīng)定徑后的鋼管采用環(huán)形水冷進行冷卻，環(huán)形水冷裝置可實現(xiàn)對鋼管周向均勻冷卻，冷卻速率為10～25℃/s，冷卻溫度冷至720～780℃，輥道速度為400～600r/min，經(jīng)冷卻后的鋼管傳送至冷床自然冷卻。

14、所述的中厚壁x52n管線管的外徑為φ140～φ159mm，壁厚為10～20mm。

15、所述的中厚壁x52n管線管全壁厚組織均為鐵素體和珠光體，無貝氏體組織，全壁厚晶粒度≥7.0級，每平方厘米范圍內(nèi)最大晶粒度和最小晶粒度差不高于1.0級，無明顯帶狀組織。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、1)環(huán)形爐加熱時采用“長預(yù)熱、短加熱、低均熱”的加熱方式進行加熱，在保證管坯均熱的前提下，降低了管坯加熱溫度和保溫時間，降低了管坯的燒損，提高鋼管成材率，避免管坯加熱溫度過高，造成奧氏體晶粒異常長大，改善了原始奧氏體晶粒度及均勻性。

18、2)環(huán)形爐加熱預(yù)熱段采用無噴嘴燃燒方式加熱，加熱段和均熱段采用脈沖式噴嘴燃燒方式加熱，達到精準(zhǔn)控溫的目的，降低了煤氣使用量，從而降低了加熱工序成本。

19、3)穿孔工序中采用“短穿”的方式進行穿孔，“短穿”方式相比于常規(guī)穿孔減小了穿孔工序中的變形量，降低了變形產(chǎn)生的畸變能，避免穿孔變形時發(fā)生的動態(tài)再結(jié)晶和變形后發(fā)生的靜態(tài)再結(jié)晶在高溫區(qū)晶粒異常長大，減少粗大奧氏體組織的存在，細化奧氏體晶粒，避免相變過程中產(chǎn)生帶狀組織，造成內(nèi)外壁組織不均勻。

20、4)連軋工序中采用pqf五架連軋，增加連軋工序中的變形量，使奧氏體完全發(fā)生再結(jié)晶，在連軋變形溫度區(qū)間，再結(jié)晶晶粒無明顯長大趨勢，進一步細化了奧氏體晶粒。

21、5)連軋工序中，降低軋制速度，減小了軋制力，降低了軋機負(fù)荷，同時，控制了軋制節(jié)奏，降低了鋼管入定徑溫度，增加了定徑工序中非再結(jié)晶區(qū)變形量，增加了變形帶，提高了形核率，細化晶粒，提高組織的均勻性。

22、6)軋后鋼管采用環(huán)形水冷方式進行冷卻，該環(huán)形冷卻采用多組水圈對鋼管進行冷卻，每組水圈通過四個象限分區(qū)域?qū)︿摴苓M行周向噴水冷卻，實現(xiàn)對鋼管進行周向均勻冷卻，控制水圈組數(shù)可控制鋼管冷卻速度，增加鋼管過冷度，提高組織均勻性，避免中厚壁管由于內(nèi)外壁冷卻速率不同造成內(nèi)外壁組織不均勻，內(nèi)壁產(chǎn)生帶狀組織。

技術(shù)特征：

1.一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，其特征在于，包括管坯環(huán)形爐加熱、穿孔、pqf連軋、張減定徑、環(huán)形水冷和冷床冷卻，具體包括以下方法步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，其特征在于，在所述穿孔工序中，采用擴徑導(dǎo)板進行擴徑，擴徑導(dǎo)板的出口角度為6.5°～7.0°，擴徑導(dǎo)板間距為205～215mm，穿孔頂頭平整段直徑為160～185mm，穿孔輥距為185～195mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，其特征在于，穿孔后毛管長度為5800～7800mm，在連軋機前旋轉(zhuǎn)自然冷卻，進入連軋機前進行高壓水除鱗去除毛管表面氧化皮。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，其特征在于，pqf連軋軋制后的荒管長度為11m～14.5m，荒管經(jīng)輥道運至張減定徑，進入張減定徑前進行高壓水除鱗去除荒管表面氧化皮。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，其特征在于，所述的中厚壁x52n管線管的外徑為φ140～φ159mm，壁厚為10～20mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善中厚壁x52n管線管組織均勻性的方法，其特征在于，所述的中厚壁x52n管線管全壁厚組織均為鐵素體和珠光體，無貝氏體組織，全壁厚晶粒度≥7.0級，每平方厘米范圍內(nèi)最大晶粒度和最小晶粒度差不高于1.0級。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種中厚壁X52N管線管的組織均勻控制方法，環(huán)型爐加熱管坯采用“長預(yù)熱、短加熱、低均熱”的加熱方式進行管坯加熱。采用“短穿”的方式進行穿孔，擴徑率為9％～10％，鋼管延伸率為170％～225％。連軋工序中，采用PQF軋機進行軋制，降低軋制速度；經(jīng)定徑后的鋼管采用環(huán)形水冷進行冷卻。本發(fā)明不需后續(xù)熱處理，僅通過合理地控制加熱制度、穿孔、連軋及定徑等軋制工藝參數(shù)和冷卻路徑，就可獲得均勻的鐵素體和珠光體組織，全壁厚整體晶粒度≥7.0級，每平方厘米范圍內(nèi)最大晶粒度與最小晶粒度差不高于1.0級，無貝氏體組織，無明顯帶狀組織，提高中厚壁管線管的組織均勻性及性能穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王熙翔,王善寶,解德剛,袁琴,趙波,廖德勇
受保護的技術(shù)使用者：鞍鋼股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15