【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于不銹鋼管，具體涉及一種海底氧用管線專用不銹鋼管及其制備方法。
技術介紹
1、不銹鋼管在許多領域中都有廣泛的應用，如建筑、家具和機械制造等。其中，氧氣管線是不銹鋼應用的一個重要領域。由于氧氣管道需要輸送高純度的氧氣，因此對于不銹鋼無縫鋼管的要求非常高，需要滿足一系列嚴格的標準和要求。
2、海底氧用管線專用不銹鋼管是用于輸送氧氣的特殊管道，主要用于海洋工程中，如海底油氣田開發、水下實驗室、海洋研究設施等。這類管道的設計和選材有更為嚴格的要求：(1)海底環境極其復雜，海水中的鹽分、微生物以及海洋生物都會對不銹鋼管產生腐蝕作用。特別是在氧氣管線中，由于氧氣的存在會加速金屬的腐蝕速度，因此選擇合適的不銹鋼材料，確保其具有足夠的耐腐蝕性能是非常重要的。(2)海底環境的壓力極大，尤其是在深海區域，因此不銹鋼管必須具備足夠的強度和韌性，以承受外部壓力而不發生破裂或變形。(3)在鋪設和維護過程中也可能遭受物理損傷，因此材料的抗沖擊性和耐磨性也非常重要。不銹鋼無縫鋼管還必須具有高機械強度，以確保管道不會因外力作用而變形或損壞。(4)海底環境的溫度變化較大，特別是在深海與淺海交界處，溫度差異尤為明顯。因此，不銹鋼管需要具備良好的耐溫性，能夠在不同溫度條件下保持穩定的性能。
3、現有技術中往往通過制備奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼，用于改善海底氧用管線專用不銹鋼管的耐海水腐蝕性能。但是市面上的這些不銹鋼的力學性能還有待提高，尤其是低溫耐沖擊性能仍有很大改善空間。
4、因此，亟需一種海底氧用管線專用不銹鋼管及其
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種海底氧用管線專用不銹鋼管及其制備方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了以下技術方案：
3、一種海底氧用管線專用不銹鋼管，包括以下重量百分含量的組分：cr17.2-18.3％、ni11.7-12.6％、mo2.3-3.0％、c0.02-0.03％、mn1.0-2.0％、p0.019-0.031％、s0.010-0.017％、al0.8-1.7％、nd0.3-1.0％、ce1.3-2.4％、cu0.5-1.7％、hf1.2-2.4％、nb1.1-1.9％，余量為fe和不可避免的雜質。
4、進一步地，cu和hf的質量百分含量之和大于mo的質量百分含量。
5、目前市面上的很多氧氣管線用不銹鋼無縫鋼管的化學成分實際并不符合國標《氧氣管線用不銹鋼無縫鋼管》的標準。本專利技術提供了牌號為06cr17ni12mo2的不銹鋼管，組分的構成完全符合gb/t40317-2021《氧氣管線用不銹鋼無縫鋼管》的標準。本專利技術通過大量試驗發現，組分中cu和hf的質量百分含量之和大于mo的質量百分含量時，可以改善不銹鋼管的拉伸強度。cu和hf作為合金元素加入不銹鋼中后，可以進入基體晶格形成固溶體，這種固溶強化作用可以增加材料的硬度和強度。cu和hf的原子半徑較大，與鐵基體晶格不匹配度高，因此在晶格中產生較大的晶格畸變，從而增強材料的抗變形能力。鉬是提高不銹鋼耐腐蝕性的主要元素之一，特別是耐點蝕和縫隙腐蝕。cu和hf的綜合作用可以優化材料的微觀結構，此外，cu和hf的添加還可以改善材料的耐腐蝕性和高溫性能，進一步增強其綜合性能。雖然mo本身也是一種重要的強化元素，可以提高不銹鋼的強度和耐蝕性，但過高的mo含量會導致晶粒粗化和脆性增加。當cu和hf的質量百分含量之和大于mo時，可以有效地平衡mo帶來的負面影響，進一步優化材料的整體性能。但是斷后伸長率改善效果并不理想。
6、進一步地，ce和nd的質量百分含量的比值為2≤ce/nd≤6。
7、本專利技術中ce和nd的質量百分含量的比值為2≤ce/nd≤6時，可以改善不銹鋼管的斷后伸長率。稀土元素nd和ce具有微合金化作用，可以在不銹鋼中形成細小的第二相顆粒，這些顆粒可以促進晶粒細化，細小的晶粒結構可以提高材料的塑性和韌性，從而改善斷后伸長率。當ce和nd的質量百分含量的比值為2≤ce/nd≤6時，可以通過微合金化機制，顯著改善不銹鋼管的斷后伸長率。同時此條件下改善了不銹鋼管的低溫沖擊性能。
8、進一步地，hf的質量百分含量：ce和nb的質量百分含量之和的比值為(1.8-2)：(3-4)。
9、海底環境中含有大量的氯離子，通過測試管道材料在鹽酸中的表現，可以評估材料在含氯離子環境中的耐腐蝕性能。在大量試驗中發現hf的質量百分含量：ce和nb的質量百分含量之和的比值會影響耐腐蝕性。hf的質量百分含量：ce和nb的質量百分含量之和的比值為(1.8-2)：(3-4)，不銹鋼管在常溫下具有較高的耐腐蝕性。鉿和鈰共同作用，凈化晶界，減少有害雜質的聚集，同時細化晶粒，減少腐蝕的發生點。鈮和鉿的析出強化作用可以提高材料的強度，同時鈮的固溶強化作用可以增加晶格畸變，提高材料的耐腐蝕性。在該配比下這些元素可以協同作用，通過晶界凈化、細化晶粒、析出強化等多種機制，顯著提高不銹鋼管的耐腐蝕性。
10、本專利技術還提供了所述海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，包括以下步驟：
11、(1)將金屬鐵放置于電弧爐內，其爐內溫度為1550-1600℃，融化后得到高爐鐵水，將其余組分放入中頻爐內，爐內溫度為1600-1650℃，得到合金溶液，將高爐鐵水和合金溶液，經鋼包注入氬氧脫碳爐內，冶煉時吹入ar氣，得到鋼水，調整合金成分，取樣分析，當各個合金成分達到要求，再將鋼水放入連鑄機內進行鍛造，出坯時切割，采用十字方向反復鐓粗拔長3-4次，再壓延成不銹鋼板，最后空放冷卻至室溫；
12、(2)采用無水乙醇對不銹鋼板的待焊接部位進行清洗6-7次，再將清洗后的不銹鋼板放于卷管成型機上，由卷管成型機卷曲不銹鋼板，形成待焊接管，再采用等離子弧焊的方法焊接待焊接管，最后進行酸洗處理，得到管坯；
13、(3)將管坯放入軋管機進行軋制，得到荒管；
14、(4)采用連續爐對荒管進行固溶處理，當荒管達到1000-1200℃后斷電淬水，得到固溶態的管坯；
15、(5)采用固定芯頭拉拔的方式加工固溶態的管坯，得到預不銹鋼管；
16、(6)對預不銹鋼管進行退火處理，退火后再加熱至1150-1200℃，保持2-2.2h，再進行淬火和回火處理，冷卻至室溫后，得到海底氧用管線專用不銹鋼管。
17、進一步地，所述待焊接管的焊接寬度為3-3.5mm，等離子弧焊的條件為：電流220a、電壓20v、焊接速度270-280mm/min，保護氣體的流量32-35l/min。
18、進一步地，所述軋管機的初軋方坯加熱溫度按以下要求控制：預熱段為：720-770℃，加熱段為：950-1000℃，均熱段：1150-1200℃；其開軋溫度為：1130-1150℃；終軋吐絲溫度為：950-980℃，精軋速度控制在30-35m/s。
19、進一步地，連續爐的溫度為940-960℃。
20、進一步地，所述固本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，包括以下重量百分含量的組分：Cr17.2-18.3％、Ni11.7-12.6％、Mo2.3-3.0％、C0.02-0.03％、Mn1.0-2.0％、P0.019-0.031％、S0.010-0.017％、Al0.8-1.7％、Nd0.3-1.0％、Ce1.3-2.4％、Cu0.5-1.7％、Hf1.2-2.4％、Nb1.1-1.9％，余量為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，Cu和Hf的質量百分含量之和大于Mo的質量百分含量。
3.根據權利要求2所述的海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，Ce和Nd的質量百分含量的比值為2≤Ce/Nd≤6。
4.根據權利要求3所述的海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，Hf的質量百分含量：Ce和Nb的質量百分含量之和的比值為(1.8-2)：(3-4)。
5.一種權利要求1-4任一項所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的海底氧用管線專用不銹
7.根據權利要求5所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，所述軋管機的初軋方坯加熱溫度按以下要求控制：預熱段為：720-770℃，加熱段為：950-1000℃，均熱段：1150-1200℃；其開軋溫度為：1130-1150℃；終軋吐絲溫度為：950-980℃，精軋速度控制在30-35m/s。
8.根據權利要求5所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，連續爐的溫度為940-960℃。
9.根據權利要求5所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，退火分五個階段進行，第一階段：溫度750-760℃、保溫6-7分鐘；第二階段：溫度970-980℃、保溫8-9min；第三階段：溫度1030-1040℃，保溫6-7min；第四階段：溫度1080-1090℃、保溫6-7min；第五階段：溫度1060-1070℃，保溫8-9min。
10.根據權利要求5所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，所述淬火溫度為950-1050℃，所述回火溫度為500-700℃，回火時間為1.5-2h。
...【技術特征摘要】
1.一種海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，包括以下重量百分含量的組分：cr17.2-18.3％、ni11.7-12.6％、mo2.3-3.0％、c0.02-0.03％、mn1.0-2.0％、p0.019-0.031％、s0.010-0.017％、al0.8-1.7％、nd0.3-1.0％、ce1.3-2.4％、cu0.5-1.7％、hf1.2-2.4％、nb1.1-1.9％，余量為fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，cu和hf的質量百分含量之和大于mo的質量百分含量。
3.根據權利要求2所述的海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，ce和nd的質量百分含量的比值為2≤ce/nd≤6。
4.根據權利要求3所述的海底氧用管線專用不銹鋼管，其特征在于，hf的質量百分含量：ce和nb的質量百分含量之和的比值為(1.8-2)：(3-4)。
5.一種權利要求1-4任一項所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的海底氧用管線專用不銹鋼管的制備方法，其特征在于，等離子弧焊的條件為：電流220a、電壓2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：錢航宇，蔡水根，邱明秋，過夢丹，
申請(專利權)人：江陰市南方不銹鋼管有限公司，
類型：發明
國別省市：
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