[發(fā)明專利]一種酸性環(huán)境用X65熱軋卷板及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910244377.0
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN101775556A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永青;李明;李永東;劉建輝;郝亞魁;靳偉;李海波;潘輝;李飛;朱國森;代曉莉;亢小敏;吳新朗;楊健
• 申請（專利權(quán)）人: 首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;B21B37/74;B21B37/16
• 代理公司: 首鋼總公司專利中心 11117
• 代理人: 張鏑

所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種酸性環(huán)境用X65熱軋卷板及其制造方法，屬于鋼鐵新材料和軋鋼領(lǐng)域，特別適用于酸性環(huán)境下高壓、長距離輸送管道用管線鋼。

背景技術(shù)

目前輸送石油、天然氣用鋼管均參照美國石油協(xié)會API?5L標準，包括螺旋埋弧焊管用熱軋卷板和直縫埋弧焊管用鋼板，伴隨熱連軋機組寬度增加，也采用熱軋卷板開平板生產(chǎn)直縫埋弧焊管。伴隨輸送壓力增加、輸送含H₂S的石油、天然氣介質(zhì)，對長距離輸送鋼管和管線鋼提出了更高的性能要求，一方面要求管線鋼具有更高的強度和優(yōu)良的低溫沖擊韌性，即高壓輸送管線鋼具有良好的止裂性能；另一方面，對于輸送含有H₂S的石油、天然氣介質(zhì)，要求管線鋼具備抗HIC(Hydrogen?Induce?Crack氫致裂紋)性能。

根據(jù)HIC生產(chǎn)的機理，在工作壓力下，氫進入鋼表面后滯留在晶格的界面處，特別是軋制時形成的扁長條狀MnS夾雜界面處，氫原子形成氫分子，在該處產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。由于氫壓力不斷增加，造成晶格塑性變形，造成氫進一步聚集，當聚集處的氫濃度產(chǎn)生的壓力超過了聚集處界面的彈性變形能力，產(chǎn)生永久變形，形成了沿夾雜方向分布的氫致裂紋。

在高壓輸送含H₂S的天然氣中，要避免氫致裂紋產(chǎn)生，必須減少或避免氫原子聚集場所，也就是控制鋼中非金屬夾雜物和帶狀組織產(chǎn)生，尤其是MnS夾雜物的產(chǎn)生；另外采用Ca處理，進行夾雜物變形，特別是形成不變形的球化夾雜物也是改善措施之一。因此，開發(fā)抗HIC類型管線鋼主要措施：

1)控制鋼中的夾雜物。一方面盡量減少夾雜物，尤其控制鋼中的MnS夾雜物；一方面通過采用Ca處理將極少量的條狀硫化物轉(zhuǎn)化為不變性的球狀夾雜物。

2)減少鑄坯偏析和產(chǎn)品帶狀組織。采用鑄坯凝固末端動態(tài)輕壓下技術(shù)可以有效降低連鑄坯偏析；降低碳含量和錳含量可以顯著減少、甚至消除帶狀珠光體組織，該組織也是導致管線鋼產(chǎn)生氫致裂紋的關(guān)鍵原因之一。

3)組織控制。一般抗HIC的X65室溫組織為少珠光體組織，即組織基本全部為細小、均勻的多邊形鐵素體組織，或者為針狀鐵素體組織。

國內(nèi)公開的專利CN?1811002“酸性環(huán)境用X65管線鋼及其制造方法”采用Ca處理和微Ti處理工藝，嚴格控制P、S含量批量生產(chǎn)抗HIC?X65管線鋼。存在的主要問題：1)昂貴合金添加量比較高，如Nb微合金添加量為0.05～0.07％，Mo添加量為0.05～0.20％；2)Mn合金添加量高，達到1.50％，易出現(xiàn)MnS偏析，抗酸腐蝕能力降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種酸性環(huán)境用X65熱軋卷板及其制造方法，解決的問題是：針對目前鋼鐵形勢，采用廉價合金(Cr、V)替代昂貴合金(Mo、Nb)生產(chǎn)性能更穩(wěn)定、合金成本更低的抗HIC性能、高強度和高韌性X65管線用鋼熱軋卷板。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

1、一種酸性環(huán)境用X65熱軋卷板，成分設(shè)計重量百分比為：碳：0.02～0.06wt％；硅：0.10～0.30％；錳：0.80wt％～1.20wt％；鈮：0.02～0.05wt％；釩：0.020～0.040wt％；鈦：0.010～0.020wt％；銅：≤0.30wt％；鎳：≤0.30wt％；Cr：0.10～0.30wt％；磷：≤0.015wt％；硫：≤0.0015wt％；鈣：0.002～0.0050；Ca/S≥2.0；硼：≤0.0005wt％；氮：≤0.006％；

其它為鐵和微量雜質(zhì)。

本發(fā)明成分設(shè)計主要添加元素的作用和強化機理如下：

碳：鋼中最經(jīng)濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化顯著提高鋼的強度，尤其是抗拉強度，但C含量的增加顯著降低鋼的延性、韌性和焊接性能；并且C促進帶狀珠光體組織的形成，顯著降低抗HIC性能。因此，抗HIC系列管線鋼C含量一般小于0.06％，本發(fā)明C含量為0.02～0.06％，目標為0.04％。

錳：通過固溶強化提高鋼的強度，尤其抗拉強度，是管線鋼中補償因C含量降低造成的強度損失；其次Mn擴大相區(qū)，降低γ→α相變溫度，有助于獲得細小的相變產(chǎn)物，提高強韌性。但Mn具有以下缺點：1)促進珠光體組織形成，容易形成帶狀珠光體組織；2)Mn增加易于出現(xiàn)鋼板的中心偏析。因此，對于抗HIC系列管線鋼，降低Mn將顯著改善抗HIC性能，難點是如何彌補Mn降低造成的強度損失，尤其抗拉強度。Mn的添加量必須綜合考慮C的添加量，如附圖1所示碳和錳添加量的平衡，即碳含量為0.06％時Mn含量最好低于1.25％。