[發(fā)明專利]一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110179851.3
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN102851590A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沙慶云;李大航
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/16
• 分類號(hào): C22C38/16;B21B37/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

隨著世界能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，天然氣的需求量日益增加。高壓輸氣管線用鋼不僅對管線鋼的強(qiáng)度和韌性提出了更高的要求，在輸送含有硫化氫(H₂S)酸性介質(zhì)的天然氣，為防止硫化氫對管線引起的破壞，還要求管線鋼具有抗氫致裂紋(Hydrogen?Induced?Crack，簡寫HIC)性能。

氫致裂紋是指金屬材料處在含有H₂S的介質(zhì)環(huán)境中，由于電化學(xué)腐蝕過程中敗給析出的氫進(jìn)入材料內(nèi)部，氫原子聚集成氫分子時(shí)產(chǎn)生一定的壓力。當(dāng)氫聚集到由沿軋制方向延伸的MnS夾雜與基體的界面處，很容易產(chǎn)生裂紋，這些裂紋的形成與擴(kuò)展最終導(dǎo)致管線鋼發(fā)生破壞性斷裂。

為提高管線鋼的抗HIC性能，通常采取以下措施：1)提高鋼的純凈度，如降低硫含量。管線鋼中的硫和錳容易形成硫化錳(MnS)，而MnS夾雜是管線鋼中HIC最容易形核的地方。減少硫含量可減少硫化錳的數(shù)量，從而提高抗HIC性能。2)降低鑄坯的偏析；3)減少夾雜物的數(shù)量，進(jìn)行鈣處理改變硫化物的形狀等；4)采用控制軋制和控制冷卻工藝，得到細(xì)小、均勻的最終組織。

為保證抗HIC性能，目前對在酸性環(huán)境下服役的X70等高強(qiáng)高韌性管線鋼，要求其硫含量控制在0.003％以下。如：公開號(hào)為CN?1626688A(申請日20031212)所公開的專利“一種提高現(xiàn)有針狀鐵素體管線鋼抗硫化氫的方法”，其中涉及的在酸性環(huán)境服役X70管線鋼的硫含量為0.0007％。

公開號(hào)為CN?1914341A(申請日20040617)所公開的專利“抗HIC性優(yōu)良的管線鋼及用該鋼材制造的管線管”，其中涉及的在酸性環(huán)境服役管線鋼的硫含量為＜0.004％，Mn含量為0.5～1.80％，可加入0.01～0.3％的V、0.0001～0.001％的B和0.003～0.1％的Nb中的一種。其實(shí)際實(shí)施例中X70級的Mn含量為1.28～1.45％。

較低的硫含量在保證了在酸性環(huán)境服役的X70管線鋼抗HIC性能，但其冶煉成本較高。近幾年一種抗酸性低錳X70管線鋼開發(fā)出來，如報(bào)道“Thermomechanical?processing?of?pipeline?steels?with?a?reduced?Mn?content”，ISIJ?International，2009，Vol.49：284-292。該報(bào)道中，低錳X70管線鋼的Mn含量為0.29％，S含量為0.0060％，添加0.55％的Cr和0.0013％的B。由于通常X70管線鋼要求不得有意添加B，因此加B的X70管線鋼的實(shí)用性不高。

原有的抗酸性X70管線鋼技術(shù)存在如下問題：1)S含量要求較低，煉鋼時(shí)精煉成本較高；2)部分管線鋼添加了一般要求不得隨意添加的B。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有X70管線鋼存在的問題，本發(fā)明采用一種低Mn、添加適當(dāng)Ni、Mo，但不含B的的合金設(shè)計(jì)，并通過控制加熱溫度、精軋壓下量、軋后冷卻速度等TMCP工藝來生產(chǎn)一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其化學(xué)成分組成為(質(zhì)量百分比)如下：C：0.05％～0.07％，Si：0.10％～0.25％，Mn：1.05％～1.25％；P：0％～0.019％；S：0％～0.006％；Nb：0.06％～0.09％；Ti：0.010％～0.020％；Mo：0.20％～0.30％；Ni：0.05％～0.30％；Cu：0.05％～0.30％；Al_soul：0.015％～0.040％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

按上述設(shè)計(jì)成分的一種抗酸性低錳X70管線鋼采取下列生產(chǎn)方法，生產(chǎn)工藝由以下步驟組成：鑄坯→再加熱→粗軋→待溫→精軋→加速冷卻→空冷，特點(diǎn)在于：

1)再加熱時(shí)采用較低的出爐溫度，其范圍為1110～1150℃；

2)粗軋總的壓下量為50％～60％；

3)精軋總的壓下量大于80％，精軋最后一道次的壓下量為5％～35％，精軋溫度范圍為980～850℃；

4)熱軋后5s內(nèi)進(jìn)入水冷區(qū)冷卻，并以15～25℃/s冷卻速度冷卻至420～500℃。

本發(fā)明的基本思路如下：采用低錳并適當(dāng)添加Mo、Ni、Cu的合金設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化控制TMCP工藝，生產(chǎn)具有良好的組織均勻性的X70管線鋼。