[發明專利]低溫大壁厚X80HD大變形管線鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201310603645.X
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103627980A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 查春和;李少坡;李家鼎;丁文華;李群;姜中行;張國棟;諶鐵強;郝寧;陳霞;李永東;許曉東;白學軍;麻慶申
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54;C22C38/50;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

本發明屬于中厚板生產和直縫埋弧焊管生產技術領域，特別是涉及一種低溫大壁厚X80HD大變形管線鋼及其生產方法，適用于基于應變設計的高強韌性、低屈強比、良好抗變形能力和良好焊接性能的管線鋼鋼板和直縫焊管的生產。?

背景技術

隨著石油天然氣資源的需求不斷增長，世界上油氣田的開采向著邊遠的荒漠、地震帶、極地凍土帶和海洋等環境苛刻區域發展，輸送管道也不可避免的經受著復雜多變的地質災害環境，嚴重影響了管道的安全運行。為保證管道建設和運行的經濟性及安全性，管線鋼的發展趨勢必將是高強度、高韌性、耐低溫、抗大變形和良好的焊接性。高強等級經濟型大變形管線鋼因具有良好的綜合性能，尤其是優良的抗變形能力，必將是未來管線鋼產品發展的一個重要方向。?

基于應變設計的大變形管線鋼，主要是應用于管道通過凍土區引起地面液化沉降，地震區地面滑坡變形和深海鋪設管線工程等場合而發生大塑性變形條件下，屬于前沿研發產品，目前沒有專門、完整的設計規范，不同管道工程對鋼管性能的要求均不相同。本發明涉及的低溫大壁厚X80大變形管線鋼，是針對阿拉斯加極地管道工程用X80大變形管線鋼項目。該項目要求的大變形管線鋼壁厚大（20-30mm）、管徑大（Φ1219mm）、且低溫落錘性能要求非常嚴格，強度級別高（X80），屈強比低、并且低溫韌性和抗變形能力要求非常高，是目前管線鋼領域內技術難度最大的產品。?

本發明涉及的低溫大壁厚X80大變形管線鋼，是在中厚板生產線上，采用TMCP+弛豫相變控制工藝生產，通過合理的成分設計和坯形設計，優質潔凈鋼的冶煉，軋制規程的優化，精準的相變控制，得到合適比例的鐵素體和貝氏體雙相組織，使其強度、韌性和塑性得到合理匹配，鋼板的強度性能控制合理，韌性、塑性和焊接性能優良，且生產過程穩定，質量可控；同時考慮制管因素對性能的影響，嚴格控制鋼管的擴徑率，得到綜合性能優良的X80HD大變形管線鋼管，完全滿足工程應用要求。?

采用該專利技術生產的X80HD大變形管線鋼，無論從厚度、強度等級、技術指標，還是生產工藝，均具有非常高的難度，與目前已申請的管線鋼領域的專利技術和發表文獻有本質的差異。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫大壁厚X80HD大變形管線鋼及其生產方法，其鋼板生產工藝為TMCP+弛豫相變控制工藝，鋼管采用直縫埋弧焊生產工藝。?

本發明所述X80HD大變形管線鋼化學成分為（質量百分數）：C：0.04～0.09％，Si：≤0.35％，Mn：1.5～1.85％，P：≤0.012％，S：≤0.004％，Nb：0.02～0.05％，Ti：0.008～0.025％，Ni：0.10%～0.50%，Cr：0.10～0.45%，Cu：0.10～0.30%，Mo：0.10～?0.35%，Alt：0.020～0.070%，B：≤0.0005%，Ca≤0.0050%,N：≤0.008％，H：≤0.0002％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。?

本發明的生產方法是采用上述化學成分鋼坯，通過合理的坯形設計、優質潔凈鋼的冶煉、精準的軋制工藝和相變控制技術，得到合適比例的鐵素體和貝氏體雙相組織；并充分考慮制管工藝對性能的影響因素，控制鋼板的強度在合適范圍內，使其強度、韌性和塑性得到合理匹配，以保證X80HD大變形管線鋼管的各項性能滿足工程應用要求。具體生產工藝包括轉爐冶煉、爐外精煉、板坯連鑄、板坯再加熱、控制軋制、弛豫相變控制、快速冷卻；在工藝中控制的技術參數如下：?

（1）坯形設計：生產鋼板的總壓縮比≥10，并保證奧氏體再結晶區總壓下率≥70%，奧氏體未再結晶區總壓下率≥65%，連鑄坯拉速為0.80～0.90m/min，連鑄坯厚度為300～400mm。?

（2）鑄坯質量控制：連鑄坯中心偏析≤C類1.5，A、B、C、D類非金屬夾雜物均≤2.0級。?

（3）鑄坯加熱制度：鑄坯加熱溫度為1150-1190℃，加熱時間為380min-450min。?

（4）軋制生產工藝：軋制過程分粗軋和精軋兩階段。粗軋階段，即在奧氏體再結晶區軋制，軋制過程溫度區間為980～1080℃，鋼坯展寬后縱軋階段總壓下率≥60%，單道次壓下率≥15%，且粗軋末三道次的單道次壓下率≥18%，以保證鋼坯厚度方向變形均勻，表面和心部奧氏體能充分細化；粗軋結束后，鋼坯進行空冷待溫，中間坯待溫厚為成品鋼板厚度的3～4倍；精軋階段，即在奧氏體未再結晶區軋制，開軋溫度為850～920℃，終止軋制溫度為780～830℃，此階段鋼坯總壓≥65%；制成厚度為20～30mm鋼板。?