[發明專利]一種低溫韌性優良的X100管線鋼板及其制備方法

有效

• 申請號: 201110282962.7
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102304667A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 李少坡;姜中行;李永東;顧章飛;查春和;白學軍;李家鼎;周德光;張國棟;丁文華;趙民革;麻慶申;王文軍
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于高強度管線鋼生產技術領域，特別是涉及一種低溫韌性優良的X100管線鋼板及其制備方法。

背景技術

天然氣作為一種高效清潔的能源正日益受到人們的重視。由于天然氣田一般位于偏僻的遠離市場的荒漠地區，如何安全、經濟地將天然氣輸送到消費市場一直是天然氣產業發展的關鍵問題之一。通過技術創新以及采用更高壓力和更高強度的管道，是降低天然氣長距離輸送成本最有效的途徑。提高輸送壓力是天然氣長輸管線發展最明顯的趨勢。天然氣管道輸送壓力在50年間從最初的0.2MPa提高到14MPa。輸送壓力的提高要求采用更高強度的管線鋼。如今，世界范圍內的天然氣長輸管道建設已從過去采用的X52、X60和X65管線鋼發展到以X70和X80為主導的管線鋼，并且正在開發X100～X120超高強度管線鋼。

X100與X80的開發幾乎是同時開始的，但是其實際應用的結果卻大相徑庭。X80已在世界上獲得了廣泛的應用，特別是進入本世紀以來，在北美和亞洲相繼建設了三條X80天然氣長輸管線(美國的夏延平原管道、落基管道和我國的西氣東輸二線管道)，使X80天然氣長輸管線有了飛越式的增長，但X100管道至今尚停留在試驗段建設階段。在2006年國際管道會議前后一段時間里，X100和X120的研究開發一度成為熱點，世界各地的管線鋼研究者一致將注意力聚焦在X100的研究開發上，X100管線鋼的工藝技術和產品性能取得了一定的進步。

但到目前為止，查閱世界上關于X100管線鋼的文獻或專利，X100的低溫韌性指標都偏低，-20℃夏比沖擊功多數分布在150～290J之間，因此管線鋼行業的專家們一度認為，X100管線鋼不能依靠鋼管自身韌性止裂，都要加止裂器，工程成本將會大大提高。如果X100管線鋼母材的夏比沖擊韌性達不到300J以上的話，X100產品的大規模工程應用前景，將會大打折扣，不切實際。因此具有優良低溫韌性的X100管線鋼及其工藝技術，亟待開發。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫韌性優良的X100管線鋼板及其制備方法，解決了以上現有技術中X100低溫韌性指標偏低的缺點，產品具有自止裂能力。

本發明的所述鋼板化學成分為：C：0.03～0.07％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.50～1.79％，P：≤0.012％，S：≤0.003％，Alt：0.02～0.06％，Nb：0.05～0.10％，V：0.02～0.08％，Ti：0.005～0.040％，Ni：0.20～0.50％，Mo：0.20～0.50％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，余量為Fe和不可避免雜質元素；均為重量百分數。

采用上述化學成分設計，通過RH真空處理+強化控軋控冷，本發明制備出了屈服強度達到690MPa以上，抗拉強度在760MPa以上，屈強比在0.92以下；

夏比沖擊韌性：-20℃，全尺寸10×10×55mm?V型缺口試樣，夏比沖擊功(CNV)≥330J，夏比沖擊剪切面積≥90％。

本發明的制備方法包括鐵水脫硫、轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻、矯直工序；在工藝中控制如下技術參數：

(1)RH精煉：氬氣流量800～1200NL/min，真空處理時間15～35min。

(2)加熱制度：將鋼坯加熱到1150-1250℃，均熱段時間40～60min。

(3)軋制工藝：鋼坯分兩階段進行軋制，中間進行待溫，第一階段終軋溫度980-1060℃，中間坯待溫厚度控制在成品厚度的3-5倍，第二階段開軋溫度控制在840-890℃，終軋溫度控制在760-820℃范圍。

(4)冷卻工藝：熱軋后快速進行水冷，入水溫度控制在750-810℃，終冷溫度控制在90-190℃，冷卻速度控制在15-25℃/s。

本發明內容的構成要點立足于以下認識：Mn通過固溶強化提高強度，還可降低γ-α相變溫度，進而細化鐵素體晶粒。但眾所周知，Mn是易偏析元素，會造成鑄坯中心偏析嚴重，而導致鋼板心部帶狀組織嚴重，引起各向異性，導致沖擊斷口出現分層或脆斷，大大降低鋼板的低溫韌性性能和抗HIC性能。本發明進行了大量試驗，通過添加不同的Mn含量，發現：當Mn的含量大于1.90％時，鋼板的抗拉強度很高，但沖擊韌性較差；當Mn的含量低于1.80％時，通過合理的工藝控制，鋼板的強韌性能達到一個較好的匹配，見附圖2所示。因此本發明中Mn含量控制在1.50～1.79％范圍，獲得了X100管線鋼良好的強韌性能。