[發明專利]具有優良應變時效性能的管線用鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201210560473.8
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103882327A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 劉文月;任毅;張帥;王爽;高紅;王曉強;張祿林;隋軼;秦海山
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/58;C22C33/04;C21D8/02
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技術領域

本發明涉及一種高強度高塑性管線用中厚板的生產技術，特別是涉及一種采用低碳成分設計，利用軋后空冷加水冷控制相變的技術獲得所需組織形態，生產X70及其以上具有優良應變時效性能的管線用中厚板及其制造方法。

背景技術

油氣管道作為石油和天然氣一種經濟、安全、不間斷的長距離輸送工具，正在向著大直徑、大壁厚、高壓輸送的方向邁進，這對管線鋼的綜合性能提出越來越高的要求。應變時效性能便是國內外管道工程建設提出的一項全新要求，低的應變時效敏感性對油氣管道的安全性至為重要，特別是基于應變設計的管道工程。

應變時效是低碳鋼經受一定塑性變形并被加熱到一定溫度、保溫一定時間后，產生的強度升高，特別是屈服強度升高明顯，造成屈強比顯著升高的一種現象。管線鋼是一種高附加值低碳微合金控軋鋼，制管過程的塑性變形和防腐涂層制備過程中的加熱（約200℃，持續5min）會誘發應變時效。應變時效效應會對制管控制、鋼管現場焊接施工以及鋼管服役性能等造成不利影響，隨著管線鋼鋼級的不斷提高，應變時效效應對鋼管性能的影響越來越顯著。應變時效敏感性較高時，最顯著的變化是應力應變曲線由連續屈服轉變為不連續屈服，這是基于應變設計管道工程不可接受的。

為了獲得低應變時效效應的鋼板，國內外做了很多技術上的嘗試。專利CN101456034提供了“一種生產X80級抗大變形管線鋼中厚板的方法”，該專利未考察鋼板的應變時效性能，且要求未再結晶區壓縮比不低于5，不能用230mm的連鑄坯生產27.6mm以上厚度的鋼板，?Nb含量高為至少0.05%，高于本專利的添加量上限。專利CN101545079提供了一種“韌性優良的高強度低屈強比X80熱軋鋼板及其生產方法”，該專利同樣沒有考察所制產品的應變時效性能，且要求再結晶區軋制時單道次壓下量不低于15%，增加了軋機負荷且限制了應用領域，與本專利相比，沒有優化Cu、Mo等元素的優化添加方案。專利CN102080194提供了“一種具有優異抗時效性的抗大變形管線鋼及其生產方法”，該專利中需要對所制鋼板進行兩相區淬火，雖然降低了應變時效敏感性，卻增加了制造工序，降低了生產效率提高了制造成本，不符合“節能減排”的綠色鋼鐵發展趨勢。專利WO2011043287提供了“一種高強度高塑性管線鋼及其制造方法”，該專利中C含量（wt%）為0.07%-0.15%，與本專利C含量（wt%）為0.02%-0.06%不沖突，且未考察其鋼板的應變時效性能。專利WO2009125863、JP2005015823等專利雖然提供了很好的鋼板制備方法，且所制鋼板也性能優良，但均未考察鋼板的應變時效性能，前者未優化貴金屬Mo的添加量，后者需要進行熱處理，工藝復雜，與本專利相比，增加了制造難度與成本。

發明內容

本發明基于現有技術存在的缺點，公開一種具有優良應變時效性能的管線用鋼板及其制造方法，采用低碳+Mn+Ni、Cr且根據鋼板厚度優選則的添加Mo、Cu的經濟型成分設計，兩階段控制軋制后空冷加水冷控制相變技術，配合適當的終冷溫度，獲得合適的組織構成，得到強度、塑性優良，應變時效效應低的管線用鋼板。若采用F+B雙相組織構成，可以完全滿足X70及其以上抗大變形管線鋼板的各項性能要求，且應變時效效應很低。

為實現本發明之目的，采用碳成分設計生產X70及其以上級別具有良好應變時效性能的管線鋼中厚板的方法，包括兩方面內容：一是低碳加Mn、Ni和Cr的經濟型鋼板成分方案，根據鋼板厚度有選擇添加Mo；二是控制軋制+軋后空冷弛豫+水冷+堆垛緩冷的工藝方案，控制組織構成生產應變時效效應低的管線鋼。

本發明的化學成分組成按wt%為：C:0.02%~0.06%，?Si:0.10%~0.40%，?Mn:1.0%~2.0%，?P:<0.015%,S:<0.005%，?Ni:0.15%~0.35%，Cr:0.15%~0.45%，?Nb:0.02%~0.49%，?Ti:?≤0.015%，限制元素H≤0.0002%,?N≤0.004%，?O≤0.0015%，其中Ti/N≥3.42，余量為Fe以及不可避免的微量雜質元素；

當鋼板的厚度t超過20mm后，選擇的添加Mo、Cu：?Mo:0~0.20%，?Cu:0~0.40%，優選的添加方式為[Mo%]=(t-20)×0.01+0.02，Cu-Ni按照1:1的比例添加。

本發明的管線鋼采用如下工藝路線：備料→轉爐或電爐冶煉→爐外精煉→連鑄→板坯再加熱→控制軋制→空冷弛豫→控制冷卻→鋼板堆垛緩冷→取樣檢測。

具體步驟為：