[發明專利]抗變形X80-X100管線鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201210327206.6
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102851587A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 聶文金;張曉兵;徐天明;任學峰;程俊杰;李玉藏
• 申請（專利權）人: 江蘇沙鋼集團有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C21D8/02
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 孫東風

技術領域

本發明涉及一種管線鋼材及其制備工藝，特別是一種可在石油天然氣管道等工程項目上使用的抗變形X80-X100管線鋼板及其制造方法，屬于高強度低碳微合金鋼制造技術領域。?

背景技術

隨著能源需求的不斷增長，遠距離的油氣開采及輸送已成為必然，輸送管道將經過大量的地址條件不穩定區域，如地震帶、泥石流、凍土帶等，嚴重影響管道的安全。如我國格爾木-拉薩輸油管道建于1973年輸油管道建于1973年，是我國修建的第一條凍土區輸油管道，全長1076km，運行30多年來由于融沉破壞等原因，該管道曾發生30次泄漏，造成了很大的經濟損失。為此，在地址條件不穩定區域，管道工程采用了“基于應變設計”理念，要求管線鋼不僅具備良好低溫韌性，還具有抗變形能力(低屈強比、高應力比及高均勻伸長率)，達到抵御抗外來沖擊的能力。然而，傳統的針狀鐵素體管線鋼因其較高的屈強比和低的均勻伸長率等因素，使其不能應用于應變設計的管道工程項目上。?

采用低碳微合金化及傳統的TMCP工藝只能生產出針狀鐵素體管線鋼，而如何生產出韌性優良的高強度抗變形管線銅一直是本領域技術人員渴望解決的技術難題。?

發明內容

本發明的目的之一在于針對現有技術的不足，提供一種抗變形X80-X100管線鋼板，其具備優良的低溫韌性及抗變形性能(低屈強比、高應力比及高均勻?伸長率)以及非常平整的熱軋板形，尤其適用于“基于抗應變設計”的石油天然氣管道工程項目。?

為達成此發明目的，本發明的X80-X100管線鋼板采用了如下組分設計，其包含按重量百分比計算的如下組分：C＝0.04～0.09％，Si＝0.10～0.50％，Mn＝1.0～2.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Nb＝0.05～0.11％，Ti＝0.010～0.025％，Mo≤0.30％，Cu≤0.40％，Ni≤0.50％，Cr≤0.40％，其余部分包含Fe。?

前述各化學成分的主要作用如下：?

碳(C)：碳是影響管線鋼強度、韌性、硬度及焊接性能的主要元素，碳含量的增加，對提高鋼的強度有明顯作用。但碳含量的增加會對鋼的延性、韌性及焊接性能有負面影響。所以，本發明選擇的碳含量為0.04-0.09％，一方面主要是考慮過低的碳會使得鋼板的屈強比增高，另一方面主要是考慮鋼板的韌性及優良的焊接性能。?

錳(Mn)：固溶強化元素，既可以提高鋼的強度也能夠改善鋼的韌性。適度提高鋼的淬透性，擴大γ相區，降低鋼的γ→α相變溫度，有助于獲得細小的相變產物。此外，錳還能提高微合金元素鈮(Nb)在鋼中的溶解度，抑制碳氮化鈮的析出。因此，本發明鋼采用的錳含量為1.0～2.0％。?

鈮(Nb)：鈮是有效的晶粒細化元素，能夠明顯的抑制奧氏體晶粒長大，延遲γ→α轉變，從而獲得更加細小的組織。在熱軋過程中，析出的碳氮化鈮可以延遲再結晶及晶粒的長大過程，碳氮化鈮通過釘扎位錯，使得基體中可以保留更多的位錯密度，提高鋼的強度和韌性。固溶狀態的鈮可以延遲γ→α轉變，細化鐵素體晶粒，提高鋼的韌性，在冷卻過程中固溶的鈮可以繼續以Nb(CN)析出，進一步提高鋼的強度。本發明中，采用0.05-0.11％的高鈮設計，體現了以上的分析精神，達到替代Mo的細化組織、沉淀強化的作用，降低鋼的成本。?

鈦(Ti)：鈦是強的固氮元素，可以與氮形成TiN顆粒，從而可以在坯料加熱過程中抑制奧氏體晶粒的粗化，起到細化晶粒的作用，提高鋼的低溫韌性；同樣，TiN顆粒對焊接熱影響區晶粒的長大能夠起到很好的抑制作用，改善焊接性能。此外，鈦可以與鈮復合析出，提高(TiNb)(CN)的熱穩定性，對加熱過程中坯料奧氏體晶粒的長大及焊接熱影響區晶粒的粗化起到很好的抑制作用，改?善鋼板的韌性，提高鋼板的焊接性能。鈦的加入量一般不低于氮的3.4倍，求發明中鈦的加入量為0.01-0.025％。?

銅(Cu)：銅能夠提高鋼板及焊接熱影響區的強度，銅的沉淀作用還可以提高鋼的抗疲勞性能；此外，銅的另一個作用是提高鋼板的耐腐蝕性能，近加入0.1％的銅就可以顯著提高鋼的耐大氣腐蝕性。但過量的銅對焊接熱影響區及焊接區的韌性是不利的，本發明鋼采用了不大于0.4％的加入量。?