[發明專利]一種提高管線鋼低溫沖擊韌性的熱處理工藝

無效

• 申請號: 201110150172.3
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102230065A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 霍松波;姜金星;趙晉斌;顧鑫;武會賓;鄭宏偉;唐荻
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司;北京科技大學
• 主分類號: C21D9/46
• 分類號: C21D9/46;C22C38/54;C22C38/58
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明涉及一種高級別管線鋼的熱處理工藝，特別是一種高強度X120管線鋼的熱處理工藝，具體地說是一種提高管線鋼低溫沖擊韌性的熱處理工藝。

背景技術

石油、天然氣是人類社會賴以生存的重要能源，是經濟社會賴以發展的物質基礎之一。目前，已探明的油氣主要集中在深海和環境條件惡劣的偏遠山區，而油氣的需求市場集中在城市。油氣管線作為連接這兩個地區的橋梁，已經成為了油氣輸送最為經濟而有效的工具。

令人關注的公共安全和環境問題、以及管線制造和安裝成本等因素使管線設計采用更高的強度、良好的止裂性能、抗氫致裂紋能力、良好的焊接和成形性能等。目前，X80管線鋼已經在中國的西氣東輸復線工程上得到大量的應用。X120管線鋼的應用具有巨大的經濟效益，可分別使長距離油氣管線成本節約5%～12%和5%～18%，主要體現在材料節約、提高輸送壓力、減小施工量、降低維護費用、優化整體方案等方面。

在機器制造業中，廣泛采用低、中碳碳鋼或低、中碳低合金鋼等結構鋼。結構鋼傳統的熱處理工藝是調質，即完全淬火加高溫回火。淬火所得組織為馬氏體，高溫回火后為回火索氏體。此種顯微組織提供了強度和韌性的良好配合。對亞共析結構鋼采用完全淬火的理由是避免出現未溶鐵素體而使鋼的性能變壞。但近年來，隨著強韌化工藝的發展，人們在生產實踐和科學試驗中發現,對亞共析鋼采用不完全淬火有助于在不降低材料強度的同時提高其韌性。所謂亞溫淬火,亦即亞共析鋼的不完全淬火，或稱臨界區淬火、兩相區加熱淬火，是將鋼加熱至奧氏體和鐵素體兩相區進行淬火。亞溫淬火及隨后回火是一種使鋼強韌匹配較好的工藝。此工藝對鋼的原始組織有一定要求，一般在亞溫淬火前均需進行一次完全淬火或調質處理。

具有馬氏體、貝氏體等非平衡原始組織鋼，經亞溫淬火后的強度、塑性和韌性均優于原始組織為正火態的鋼。馬氏體、上貝氏體和下貝氏體的性能基本接近，即非平衡組織作為亞溫淬火的原始組織均可獲得良好的強韌性。亞溫淬火的強韌化效應是與兩相的相對量和形態有關，其中強度主要取決于馬氏體的相對量、形態以及“?強化了的”?鐵素體的強化程度，而韌性和塑性主要取決于鐵素體的形態和分布。亞溫淬火能明顯抑制鋼的回火脆性。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高管線鋼低溫沖擊韌性的熱處理工藝，該工藝在較小程度降低管線鋼強度的同時大幅提高其低溫沖擊韌性，使管線鋼同時具有高強度和優良的低溫沖擊韌性。

本發明的目的是通過以下的技術方案來實現的：

一種提高管線鋼低溫沖擊韌性的熱處理工藝，其特征在于該熱處理工藝包括以下工序：

1）將管線鋼鋼板加熱到930～950℃，保溫0.5-1.5h后淬火；

2）將淬火后的鋼板再次加熱到A_c3溫度以下20~40℃，保溫0.5-1.5h后淬火；

3）將兩次淬火后的鋼板加熱到400~450℃，保溫40~80min后出爐空冷，得到優良低溫沖擊韌性的管線鋼。

本發明步驟1）中，可以將管線鋼鋼板加熱到940℃，保溫1h后淬火。

所述管線鋼為高強韌X120管線鋼鋼板，其化學成分質量比為：C?0.03~0.06，Si?0.2~0.4，Mn?1~1.8，P<0.005，S<0.001，N<0.006，Nb?0.03~0.08，B?0.001~0.0015，Ni?0.3~0.6，Cr?0.1~0.4，Cu?0.1~0.4，Mo?0.1~0.5，余量為Fe和微量雜質。

本發明特別適用于高強韌X120管線鋼鋼板中，所述高強韌X120管線鋼鋼板由控軋控冷工藝獲得。所述高強韌X120管線鋼鋼板的板厚為12.7mm。

本發明可以有效解決X120管線鋼強度高沖擊韌性低的矛盾，在較小程度降低X120管線鋼的強度的同時，能大幅提高其低溫沖擊韌性（-30℃），優化了X120管線鋼的力學性能，使其完全滿足現在石油天然氣管道工程的性能需求。

本發明的效果如下：

1)????????本發明可顯著的細化晶粒。經預先淬火后，得到的非平衡組織貝氏體，具有高位錯密度，在兩相區加熱時，非平衡組織中的部分位錯保留了下來，這些位錯能增大奧氏體的形核率，奧氏體的起始晶粒被細化；由于組織中存在塑性未溶鐵素體，阻礙奧氏體晶界遷移，抑制其長大；同時由于兩相區淬火加熱溫度較低，不利于原子擴散，晶界遷移速度較小。最終導致奧氏體晶粒明顯被細化。