一種低屈強比x80管線鋼熱軋卷板及其製造方法
2023-05-09 00:54:01
專利名稱：一種低屈強比x80管線鋼熱軋卷板及其製造方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料高強度低合金鋼技術領域，具體涉及ー種油氣輸送管道用低屈強比X80管線鋼熱軋卷板及其製造方法。
背景技術：
為降低管道建設和運營成本，提高輸送效率，長輸管線向採用高鋼級、高壓、大口徑輸送發展。X80及以上鋼級管線鋼已成為21世紀的主流管材，尤其是我國西氣東輸ニ線工程近8000km幹線全部採用X80鋼級，市場前景十分廣闊。
但隨著能源的不斷開採、耗竭，石油天然氣開採領域已逐漸擴展到地震區和永凍帶，這些地區埋地管線管可能發生大的塑性變形，因此管道的失效不再由應カ控制，而是應變控制，因此，管線管需要更高的抗壓縮和拉伸應變的性能。鋼材的可變形性可通過提高應變硬化性能(降低屈強比)得到提高，而應變硬化性能又受到顯微組織的強烈影響，因此由硬相和軟相組成的多相顯微組織可獲得較大的應變強化性能。公開號為CN 101545079A的中國專利「韌性優良的高強度低屈強比X80熱軋鋼板及其生產方法」公開了ー種在4300_寬厚板生產線進行的管線鋼熱軋平板的製造方法，其成分中含有貴重元素Mo，屈強比較高，在O. 80-0. 90之間。公開號為CN 101768703A的中國專利「ー種低屈強比X80級管線鋼及其製造方法」涉及ー種低屈強比X80熱軋平板的製造方法，其成分中含Mo，且終冷溫度較低(340-490°C )，這麼低的溫度只有在生產熱軋平板時才行，在熱軋卷板中無法實現順利卷取。公開號為CN 1978082A的中國專利「ー種控制管線鋼熱軋平板屈強比的生產方法」通過控制熱機械軋制エ藝各參數控制屈強比，可其屈強比值較高，在O. 82-0. 87之間。公開號為KR 1020040055839的韓國專利「低屈強比高強韌性管線鋼熱軋鋼板的生產方法」公開了 ー種管線鋼熱軋卷板屈強比的控制方法，其成分中低Nb (O. 04% -O. 06% )、高 V(0. 04% -O. 06% )、含 Mo，雖然屈強比值在 O. 75-0. 87 之間，可實施例鋼的強度均偏低，僅有I個實施例能達到Χ80鋼級要求，但其屈強比達O. 85。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術存在的不足，提供ー種符合特殊地質條件下管線鋼安全發展需求的低屈強比Χ80管線鋼熱軋卷板及其製造方法。本發明是這樣實現的該低屈強比Χ80管線鋼熱軋卷板的化學成分重量百分比為C O. 030% -O. 055%, Si O. 15% -O. 30%, Mn I. 60% -I. 85%, Nb O. 080% -O. 120%,Cr O. 20% -O. 35%, Ni O. 15% -O. 25%, Cu O. 18% -O. 28%, Ti O. 015% -O. 030%, Als
O.015% -O. 050%, P彡O. 018%, S彡O. 0030%, N彡O. 005%，餘量為鐵和不可避免的雜質，且冷裂紋敏感係數Pcm < O. 19%。本發明鋼的成分設計思想是採用低碳C-Mn-Nb-Cr系合金設計，並適量加入Ni、Cu、Ti等合金元素，結合TMCP+RPCエ藝技術，使材料中的軟相(鐵素體)和硬相(貝氏體+M-A組元)得到有效組合或匹配，最終達到降低屈強比的目的。其主要元素及作用如下C :是鋼中最經濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化對提高鋼的強度有明顯作用，但是提高C含量對鋼的延性、韌性和焊接性有負面影響。本發明C含量為
0.030% -O. 055%，低碳保證管線鋼具有良好低溫韌性、良好焊接性能和抗氫致裂紋(HIC)性能。Si :可以起到一定的固溶強化作用，但含量過高會使塑性和韌性降低，本發明Si含量為 O. 15% -O. 30%。Mn :通過固溶強化提高鋼的強度，是管線鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經濟的強化元素。Mn還是擴大Y相區的元素，可降低鋼的Y-α相變溫度，有助於獲得細小的相變產物，可提高鋼的韌性、降低韌脆轉變溫度。本發明Mn含量為
1.60%-I. 85%，高Mn促進針狀鐵素體形核，高Mn/C可提高鋼材屈服強度和衝擊韌性，降低韌脆轉變溫度。Nb:是現代微合金化管線鋼中最主要的元素之一，對晶粒細化的作用十分明顯。通過熱軋過程中NbC應變誘導析出阻礙形變奧氏體的回覆、再結晶，經控制軋制和控制冷卻使精軋階段非再結晶區的形變奧氏體組織在相變時轉變為細小的相變產物，以使鋼具有更高強度和高韌性。Nb還通過析出強化提高鋼的強度，降低C含量可以提高板坯再加熱時Nb在高溫奧氏體中的固溶度，可充分發揮隨後控制軋制過程中Nb對晶粒細化和析出強化的作用，故本發明在低C含量下，Nb控制在O. 080% -O. 120%Cr :能夠有效提高淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產生，促進在中溫和低溫區內形成晶內有大量位錯分布的鐵素體或貝氏體，與Nb組合使用，效果更顯著，本發明Cr含量為 O. 20% -O. 35%。Cu、Ni :均可通過固溶強化作用提高鋼的強度。Cu還可以改善鋼的耐蝕性，同時加入Ni主要是改善Cu在鋼中易引起的熱脆性，且對韌性有益。本發明Cu含量為O. 18% -O. 28%, Ni 含量為 O. 15% -O. 25%。Ti :是強的固N元素，Ti/N的化學計量比為3. 42，利用O. 020%左右的Ti就可固定鋼中50ppm以下的N，在板坯連鑄時可形成細小的高溫穩定的TiN析出相。這種細小的TiN粒子可有效地阻礙板坯再加熱時的奧氏體晶粒長大，有助於提高Nb在奧氏體中的固溶度，同時對改善焊接熱影響區的衝擊韌性有明顯作用。本發明Ti含量為O. 015% -O. 030%。Pcm:控制冷裂紋敏感係數有利於保障產品的焊接性能，本發明的Pcm控制在O. 19%以下。本發明低屈強比X80管線鋼熱軋卷板的製造方法包括冶煉、澆鑄和熱軋，採用TMCP+RPCエ藝，具體方法如下I)按上述成分要求進行冶煉，澆注成鋼錠或鑄坯，再加熱至1200-1250°C，保溫90-150分鐘，使其充分奧氏體化且保證微合金元素充分固溶；2)對鋼錠或鑄坯進行兩階段軋制，第一階段開軋溫度為1100-1150°C，終軋溫度為1000-1060°C，至少3道次壓下率彡17%，總壓下率60% -70%，使原始奧氏體發生充分再結晶；第二階段開軋溫度為920-960°C，終軋溫度為840-880°C，總壓下率彡70%,未再結晶區的充分軋制使組織中保存了大量的晶界、位錯和變形帶；
3)熱軋後，空冷15-30s至760_800°C，然後採取層流冷卻方式以10_30°C /s的冷速快速冷卻，在500-570°C進行卷取。本發明採用低碳C-Mn-Nb-Cr系合金設計,不添加貴重金屬Mo,合金成本低,採用TMCP+RPCエ藝可獲得細小的鐵素體+貝氏體+M-A多相顯微組織，終冷溫度高於500°C，可確保X80管線鋼順利卷取；本發明產品可達到API SPEC 5L規範X80管線鋼要求，在具有高強度高韌性的同時還具有較低的屈強比(小於O. 80)，可廣泛應用於地震多髮帶和永凍帶等特殊地質條件下油氣的安全輸送，具有廣闊的發展前景。
圖I為本發明實施例I熱軋卷板的顯微組織(鐵素體+貝氏體+M-A組元)。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進ー步的說明。下面列舉的實施例只是對本發明最佳實施方式的描述，並不對本發明的範圍有任何限制。本發明實施例熱軋卷板的化學成分見表1，其具體エ藝制度見表2，力學性能見表3。表I本發明實施例熱軋卷板的化學成分(wt，% )
權利要求
1.一種低屈強比X80管線鋼熱軋卷板，其特徵在於鋼的化學成分重量百分比為C O. 030 % -O. 055 Si O. 15 % -O. 30 %, Mn I. 60 % -I. 85 %、NbO. 080 % -O. 120 %、Cr O. 20% -O. 35%, Ni O. 15% -O. 25%, Cu O. 18% -O. 28%, Ti O. 015% -O. 030%, AlsO. 015% -O. 050%, P彡O. 018%, S彡O. 0030%, N彡O. 005%，餘量為鐵和不可避免的雜質，且冷裂紋敏感係數PcmS O. 19%。
2.—種權利要求I所述低屈強比X80管線鋼熱軋卷板的製造方法，包括冶煉、澆注或連鑄和熱軋，其特徵在於將鋼錠或鑄坯加熱至1200-125(TC後保溫90-150分鐘；進行兩階段軋制，第一階段開軋溫度為1100-1150°C，終軋溫度1000-106(TC，至少3道次壓下率彡17%，總壓下率為60% -70% ;第二階段開軋溫度為920-960°C，終軋溫度840_880°C，總壓下率> 70%;軋後空冷15-30s至760-800°C，然後以10_30°C /s的冷速水冷至500-570°C進行卷取。
全文摘要
本發明提供一種低屈強比X80管線鋼熱軋卷板及其製造方法，其成分C 0.030％-0.055％、Si 0.15％-0.30％、Mn 1.60％-1.85％、Nb 0.080％-0.120％、Cr 0.20％-0.35％、Ni 0.15％-0.25％、Cu 0.18％-0.28％、Ti0.015％-0.030％、Als 0.015％-0.050％，餘為鐵。其方法包括冶煉、澆注或連鑄和熱軋，鋼錠或鑄坯加熱溫度1200-1250℃；第一階段開軋1100-1150℃，終軋1000-1060℃，至少3道次壓下率≥17％，總壓下率60％-70％；第二階段開軋920-960℃，終軋840-880℃，總壓下率≥70％；軋後空冷至760-800℃，再以10-30℃/s的冷速冷至500-570℃卷取。本發明無Mo，成本低，產品為細小的鐵素體+貝氏體+M-A多相組織，具有高強度高韌性和低屈強比，適用於地震多髮帶和永凍帶等特殊地質條件下的油氣輸送。
文檔編號B21B37/00GK102851614SQ20111017996
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者孔祥磊, 黃國建, 張祿林, 黃明浩, 徐烽, 張英慧 申請人:鞍鋼股份有限公司