超高強度x100管線鋼及其生產方法
2023-06-10 17:54:01 1
專利名稱：超高強度x100管線鋼及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種管線鋼及其生產工藝，特別涉及一種超高強度XlOO管線鋼及其生產工藝。
背景技術：
管道輸送已經成為當今世界公認最經濟、最安全的石油、天然氣運輸方式。隨著人類對能源的需求日益增長，管道鋪設量也在迅速增加，目前全世界輸送管道總長度已經超過了 200萬公裡，而我國也已鋪設了 2萬多公裡的油氣管道。預計在未來十年內我國還將建設長輸管線總長度達到10 20萬公裡的油氣管道。隨著管道鋪設長度的增加和輸送壓力的提高，對管道用鋼的等級要求越來越高，而XlOO管線鋼在材料節約、減少施工量、降低成本和提高輸送壓力等方面上的優勢，可使長距離油氣管線成本節約5 12%，巨大的經濟效益使之越來越受人們關注。在美國、日本和歐洲的一些專利中(美國專利US20030217795、日本專利 JP2003306749A、歐洲專利EP13M973和EP1020539)，都涉及了 XlOO管線鋼的主要組分和製造方法，但都採用了 Mg、Al氧化物或氮化物冶金等難度大的複雜技術，給工業生產帶來了很大的難度和增加了生產成本。公開號為CN100398684C的發明專利中儘管在鋼的成分設計上捨棄了美國、日本和歐洲相關專利中採用Mg、Al氧化物或氮化物冶金的複雜技術，但在控制軋制技術方面，較低的奧氏體非再結晶區開始軋制溫度(800 900°C)使得低溫區的軋制溫度較低，再加上XlOO管線鋼本身有很高的強度，因此，這種生產工藝給軋制力較弱的生產線帶來了很大的挑戰。公開號CN101407894的發明專利雖然克服了寶鋼前述相關專利中關於奧氏體非再結晶區開始軋制溫度較低的問題，但又出現了奧氏體再結晶區終止軋制溫度較高(1000 1080°C )的新問題，由於較高的溫度易於使發生再結晶的晶粒迅速長大和粗化，這將不利於XlOO管線鋼綜合性能的提高。因此，目前急需發展出一種既具有超高強度，且生產工藝又比較經濟、穩定和安全的XlOO管線鋼。
發明內容
本發明的目的在於提出一種超高強度XlOO管線鋼及其生產方法，從而解決現有 XlOO管線鋼成分比較複雜、生產成本高、製造技術難度大及其衝擊韌性和焊接性能稍差的問題。為實現上述發明目的，本發明採用了如下技術方案—種超高強度XlOO管線鋼，其特徵在於，它包括按重量百分比計的如下組分C 0. 02 0. 08%, Si 彡 0. 6%, Mn 1. 50 2. 50%, S 彡 0. 003%, P 彡 0. 015%, Nb 0. 04 0. 10%, V 彡 0. 10%, Ti 0. 005 0. 03%, Alt 彡 0. 06%, N 彡 0. 01%、0 彡 0. 006%, Mo 0. 20 0. 60%,Cu 彡 0. 50%,Ni 0. 1 1. 0%,Cr 0. 1 1. 0%,Ca 彡 0. 01% 以及鐵和不
可避免的雜質元素。
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如上所述的超高強度XlOO管線鋼的生產工藝，其特徵在於，該工藝包括熱軋板生產工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；其中，在熱軋板生產工序中，是取具有與所述超高強度XlOO管線鋼具有相同組分的板坯加熱至1100 1250 0C ；在控制軋制工序中，分別控制奧氏體再結晶區軋制的終止溫度為900 1050°C， 奧氏體非再結晶區軋制的開始溫度為850 950°C以及終止軋制溫度為750 880°C ；控制冷卻工序中，控制終止冷卻溫度為250 550°C，冷卻速度為5 30°C /s。採用本發明涉及的成分及相關的生產工藝生產的超高強度XlOO管線鋼的顯微組織主要是貝氏體鐵素體和少量的第二相組織，各相組織比例適當，產品的綜合性能優良，例如，其具有優異的低溫衝擊韌性，在_40°C時的夏比衝擊功約為200J。與現有技術相比，本發明的優點在於捨棄了現有技術中採用Mg、Al氧化物或氮化物冶金等難度大的複雜技術，同時採用了比較適中的奧氏體再結晶區終止軋制溫度和奧氏體非再結晶區開始軋制溫度，從而生產出具有優異綜合性能的超高強度XlOO管線鋼，既提高了生產效率和節約了成本，同時還提高了生產的安全性。
圖1為實施例1中超高強度XlOO管線鋼的顯微組織照片；圖2為實施例3中超高強度XlOO管線鋼的顯微組織照片；圖3為實施例1中超高強度XlOO管線鋼的應力應變曲線；圖4為實施例3中超高強度XlOO管線鋼的應力應變曲線。
具體實施例方式以下結合附圖及若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明。實施例1該超高強度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt% ) :C 0.02 0.06%，Si彡0.3%， Mn 1. 50 1. 90%，S 彡 0. 003%，P 彡 0. 015%，Nb 0. 04 0. 06%，V 彡 0. 06%，Ti 0. 005 0. 02%, Alt ^ 0. 06%, N ^ 0. 01%, 0 ^ 0. 006%, Mo 0. 20 0. 40%，Ni 0.1 0.3%，Cr 0. 1 0. 3%，其餘為鐵和不可避免的雜質。該超高強度XlOO管線鋼的生產工藝包括熱軋板生產工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；在熱軋板生產過程中，板坯加熱溫度1100 1170°C ；控制軋制過程中，奧氏體再結晶區控制的終止溫度900 970°C，奧氏體非再結晶區控制軋制的開始溫度850 880°C，終止軋制溫度750 830°C ；控制冷卻過程中，終止冷卻溫度250 550°C，冷卻速度5 30°C /s。實施例2該超高強度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt=C 0.065 0.08%，Si彡0.6%， Mn 1. 95 2. 50 %，S ^ 0. 003 %, P ^ 0. 015 %, Nb 0. 065 0. 1 %，V 彡 0. 10 %，Ti
0.025 0. 03%，Alt < 0. 06%，N < 0. 01%，0 < 0. 006%，Mo 0. 45 0. 60%，Ni 0. 35
1.0%,Cr 0. 35 1. 0%，其餘為鐵和不可避免的雜質。
該超高強度XlOO管線鋼的生產工藝同實施例1。實施例3該超高強度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt% ) :C 0.02 0.06%，Si彡0.3%， Mn 1. 50 1. 90%，S 彡 0. 003%，P 彡 0. 015%，Nb 0. 04 0. 06%，V 彡 0. 06%，Ti 0. 005 0. 02%, Alt ^ 0. 06%, N ^ 0. 01%, 0 ^ 0. 006%, Mo 0. 20 0. 40%，Ni 0.1 0.3%，Cr 0. 1 0. 3%，其餘為鐵和不可避免的雜質。該超高強度XlOO管線鋼的生產工藝包括熱軋板生產工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；在熱軋板生產過程中，板坯加熱溫度1180 1250°C ；控制軋制過程中，奧氏體再結晶區控制的終止溫度980 1050°C，奧氏體非再結晶區控制軋制的開始溫度880 950°C，終止軋制溫度830 880°C ；控制冷卻過程中，終止冷卻溫度250 550°C，冷卻速度5 30°C /s。實施例4該超高強度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt=C 0.065 0.08%，Si彡0.6%， Mn 1. 95 2. 50%，S 彡 0. 003%，P 彡 0. 015%，Nb 0. 065 0. 1 %，V 彡 0. 10%，Ti 0. 025 0. 03%, Alt 彡 0. 06%, N ^ 0. 01%, 0^ 0. 006%, Mo 0. 45 0. 60%, Ni 0. 35 1. 0%， Cr 0. 35 1. 0%，其餘為鐵和不可避免的雜質。該超高強度XlOO管線鋼的生產工藝同實施例3。以上實施例1-3所涉及的XlOO管線鋼的各項力學性能如表1所示，實施例1、3所涉及超高強XlOO管線鋼的顯微組織及應力應變參閱圖1-4所示。表1本發明實施例1-4涉及的超高強XlOO管線鋼力學性能
權利要求
1.一種超高強度XlOO管線鋼，其特徵在於，它包括按重量百分比計的如下組分c 0. 02 0. 08%、Si 彡 0. 6%、Mn 1. 50 2. 50%、S 彡 0. 003%、P 彡 0. 015%、Nb 0. 04 0. 10%, V 彡 0. 10%, Ti 0. 005 0. 03%, Alt 彡 0. 06%, N 彡 0. 01%、0 彡 0. 006%, Mo 0. 20 0. 60%,Cu 彡 0. 50%,Ni 0. 1 1. 0%,Cr 0. 1 1. 0%,Ca 彡 0. 01% 以及鐵和不可避免的雜質元素。
2.如權利要求1所述的超高強度XlOO管線鋼的生產工藝，其特徵在於，該工藝包括熱軋板生產工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；其中，在熱軋板生產工序中，是取具有與所述超高強度XlOO管線鋼具有相同組分的板坯加熱至1100 1250 0C ；在控制軋制工序中，分別控制奧氏體再結晶區軋制的終止溫度為900 1050°C，奧氏體非再結晶區軋制的開始溫度為850 950°C以及終止軋制溫度為750 880°C ； 控制冷卻工序中，控制終止冷卻溫度為250 550°C，冷卻速度為5 30°C /s。
全文摘要
本發明涉及一種超高強度X100管線鋼及其生產方法。該管線鋼包括按重量百分比計的如下組分C 0.02～0.08％、Si≤0.6％、Mn 1.50～2.50％、S≤0.003％、P≤0.015％、Nb 0.04～0.10％、V≤0.10％、Ti 0.005～0.03％、Alt≤0.06％、N≤0.01％、O≤0.006％、Mo 0.20～0.60％、Cu≤0.50％、Ni 0.1～1.0％、Cr 0.1～1.0％、Ca≤0.01％以及鐵和不可避免的雜質元素；其生產工藝包括熱軋板生產、控制軋制和控制冷卻等工序。本發明採用了適宜的奧氏體再結晶區終止軋制溫度和奧氏體非再結晶區開始軋制溫度，從而生產出具有優異綜合性能的超高強度X100管線鋼，並可提高生產效率和生產安全性，並節約成本。
文檔編號C22C38/58GK102162072SQ20111006224
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月16日 優先權日2011年3月16日
發明者華燕平, 曲錦波, 楊漢, 王煒, 趙文貴, 鎮凡 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司