[發明專利]一種具有高強韌性及高變形能力的管線鋼的制造方法

有效

• 申請號: 201310115896.3
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103160756A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 尹雨群;李強;左秀榮
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;B21B37/00
• 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

本發明屬于鋼鐵材料制造領域，涉及一種管線鋼，具體地說是一種具有高強韌性及高變形能力的管線鋼及其制備方法。

背景技術

隨著西氣東輸二線天然氣輸送管道的建設，我國在X80高強度管線鋼管的開發和應用上取得了重大進展。目前，我國已經將西氣東輸三線鋪設高鋼級、高輸送壓力的試驗段進行規劃。這將會帶動X90、X100等更高鋼級管線鋼制造技術的不斷提高，并由此將會推動我國高鋼級焊管的批量化生產及應用，使我國輸送石油天然氣管線鋼的制造迎來新一輪的高潮。

同一管線所用管材，鋼級每提高一個等級，可以減少用鋼量約8~12%，管線建設總費用可節省3~5%。但高于X80管線鋼的鋼級，斷裂韌性要求更高，韌性指標高于250J難度較大，強韌性矛盾比較突出。因此，在成分設計及控軋控冷工藝(TMCP)控制上必須有所突破，才能保證較高的強韌性配合。

由于油氣輸送管道不斷向永久凍土或地震區域延伸，管線鋼在地震或地質災害引起各種地層運動時應具有較高的大變形能力，即應具有低屈強比、高均勻變形伸長率等特點。高性能管線鋼的組織類型通常為針狀鐵素體型、粒狀貝氏體型或下貝氏體型，鋼的強韌性優異，但變形能力較差。因此，變形性能、強度及韌性相互制約，較難達到平衡。此外，隨著管線鋼鋼級的增加，強度指標要求增加，合金元素Mn、Cr、Ni、Mo、Cu等均有所增加，更易出現焊接裂紋，導致焊接性能降低。本發明管線鋼采用鐵素體加馬氏體/貝氏體雙相組織類型，具有較高的變形能力。

晶粒細化可同時提高管線鋼的強度和韌性，但傳統TMCP細化晶粒效果有限，僅能達到10μm左右。形變誘導鐵素體相變，是在Ae₃-Ar₃的溫度區間內通過動態變形，從而誘導形成1-2μm的細小鐵素體晶粒。熱變形條件（變形溫度、變形速度及變形量?）對鐵素體晶粒大小及體積分數均有影響。

發明內容

為了得到性能優異的管線鋼，本發明的目的是提供一種具有高強韌性及高變形能力的管線鋼及其制備方法。該管線鋼由于晶粒極其細小及適宜的軟硬相比例，具有較大的均勻變形伸長率和較低的屈強比，因而具有比普通管線鋼更高的變形能力。并能在不含Ni、Mo等合金元素及較低的C含量的情況下獲得較高的強韌性及優異的變形性能的平衡。該制備方法成本低廉，制備的管線鋼具有優異的焊接性能。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種具有高強韌性及高變形能力的管線鋼，其特征在于：該鋼的組份及質量百分比為：C?0.01~0.06%、Si?0.05~0.55%、Mn?1.60~2.00%、P≤0.012%、S≤0.005%、Nb≤0.11%、V≤0.06%、Ti≤0.025%、N?≤0.0080%、Cu≤0.50%、Cr≤0.50%，余量為Fe和不可避免的雜質。

進一步優化，該鋼的組份及質量百分比為：C?0.02~0.05%、Si?0.05~0.30%、Mn?1.70~1.90%、P≤0.010%、S≤0.001%、Nb≤0.08%、V≤0.03%、Ti≤0.020%、N?0.0010~0.0060%、Cu?0.10~0.30%、Cr?0.10~0.30%，余量為Fe和不可避免的雜質。

本發明中，鋼中第一相為鐵素體，第二相為馬氏體/貝氏體；第一相體積百分數為30~70%，第二相體積百分數為30~70%。鐵素體最大晶粒直徑小于5μm。

所述具有高強韌性及高變形能力管線鋼的抗拉強度695≤R_m≤990，屈強比R_p0.2/R_m≤0.8，均勻變形伸長率≥5%，夏比沖擊功≥300J。

一種具有高強韌性及高變形能力的管線鋼的制備方法，具體為：

1)?經鐵水預處理、冶煉、精煉、連鑄制備各組份及質量百分比符合要求的板坯；其中，C?0.01~0.06%、Si?0.05~0.55%、Mn?1.60~2.00%、P≤0.012%、S≤0.005%、Nb≤0.11%、V≤0.06%、Ti≤0.025%、N?≤0.0080%、Cu≤0.50%、Cr≤0.50%，余量為Fe和不可避免的雜質；