[發明專利]一種大口徑管道用抗大變形多相X100高強鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201310433278.3
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103510003A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 夏佃秀;孫衛華;尚成嘉;孫風曉;王金華;張潤生;安守勇;牛延龍;彭海紅;侯東華;王勇;溫紅霞
• 申請（專利權）人: 濟鋼集團有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/58;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 徐槐

技術領域

本發明屬于低合金高強度管線鋼制造技術領域，更具體的講是一種大口徑管道用抗大變形多相X100高強鋼板及其制造方法。

背景技術

隨著國內外對石油天然氣能源的不斷需求，長距離油氣輸送管道工程建設越來越多。管道向著大口徑、高承壓發展，為降低工程建設材料成本，提高材料強度減薄管道厚度成為降低成本最佳手段。Takeuchi研究證明，在其它因素不變的情況下，隨著鋼管強度的升高，材料的有效塑性是逐漸下降的，其均勻伸長率呈降低趨勢。而管道建設最具挑戰性的領域之一是地震區和永凍帶，這些地區的埋地管線可能發生大的塑性變形，管線管需要更高的抗壓縮和拉伸應變的性能。近年來，為提高輸氣效率，直徑大于1000mm的管道用高強度鋼板被頻頻應用在長距離天然氣輸送管道工程中，鋼板寬度達3700mm以上，鋼板的板型、平直度、鋼板的厚度均勻性、強度均勻性控制起來難度較大，對于熱軋厚鋼板的生產是個極大的挑戰。為保證管道運輸安全性，基于應變設計原則，具有抗大變形性能的多相細晶組織的大口徑高強度X100管線鋼板受到研究、設計者推崇。

為滿足X100管線鋼強度、韌性、抗應變性能、焊接性、均一性等要求，必須從生產工藝和成分設計之初就按照抗大變形管線鋼標準來制定，采用這些技術能夠提供安全可靠的系統，同時保證經濟的解決方案，基于應變設計的創新性設計解決了高強度管線鋼在工程輸送中應用的實際問題。

在本發明之前，已經有日本JFE公司有關抗大變形X100熱軋鋼板的研究，但日本抗大變形X100鋼板的組織設計為貝氏體+馬奧島（B+M/A）雙相組織，工藝設計為TMCP+HOP工藝，如圖1所示。因此它們生產的抗大變形X100管線鋼板是通過HOP工藝得到的，它們的組織是由貝氏體+馬奧島（B+M/A）雙相顯微組織構成，這種組織的強韌性很好，但塑性不是很好，不能夠滿足鋼板縱橫向均勻延伸率的要求。同時由于M-A組織如果控制不好，會形成粗大的M-A組織，對鋼板的韌性和止裂韌性非常不利，因此此發明雖然可行，需要投資在線熱處理設備，成本較高，并且工藝窗口非常窄，實際操作難度大。而國內正在提出申請的這種雙相組織可通過低C的多元微合金化設計和特定的控軋控冷技術獲得。雙相組織則是由鐵素體+貝氏體（F+B）雙相顯微組織構成。

與本發明較為相近的發明專利有：1）中國專利，申請(專利)號:CN201010541219.4，一種X100抗大變形管線鋼及其制造工藝；2）中國專利，申請(專利)號:CN201210327206.6，抗變形X80-X100管線鋼板及其制造方法；3）中國專利，申請(專利)號:CN200810234506.3，一種爐卷軋機生產的高強度X100管線鋼及其生產工藝；4）中國專利，申請(專利)號:CN201210039663.5，高強度高韌性X100管線鋼熱軋鋼帶及其制造方法；5）中國專利，申請(專利)號:CN201110282962.7，一種低溫韌性優良的X100管線鋼板及其制備方法；6）中國專利，申請(專利)號:CN200810012150.9，一種高強度X100管線鋼熱軋平板及其生產方法；7）中國專利，申請(專利)號:CN201110062241.5，超高強度X100管線鋼及其生產方法；

以上專利文獻中只有1）和2）是具有抗大變形性能的管線鋼，其余是基于應力設計的X100管線鋼，組織為單一的貝氏體組織，強度高，屈強比較高，延伸率較低，尤其是無均勻延伸率的要求，安全性差；而1）中S含量最大值是0.004%，2）中S含量最大值是0.005%，P含量最大值0.015%，1）公布的產品性能-20℃下夏比沖擊功下限150J，2）公布的產品性能-20℃下夏比沖擊功下限250J。

發明內容

本發明的目的是提供一種大口徑管道用抗大變形X100管線鋼熱軋鋼板，它具有高強度的同時，具有優良的低溫韌性、高止裂韌性和抗大變形性能，適用于直徑大于1016mm的石油天然氣管道工程建設項目。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種大口徑石油天然氣管道用抗變形X100多相鋼板，其由按重量百分比計的一下組分組成：C：0.04～0.08%，Si：0.15～0.35%，Mn：1.60～2.00%，P≤0.008%，S≤0.003%，Nb：0.07～0.11%，Ti：0.015～0.025%，Mo≤0.25%，Cu≤0.35%，Ni≤0.030%，Cr≤0.030%，其余為Fe和不可避免的雜質。

上述鋼板的化學成分滿足Pcm=C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.20％。