[發(fā)明專利]一種X90管線鋼寬厚板及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410239091.4
• 申請(qǐng)日: 2014-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN103981461A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諶鐵強(qiáng);張國棟;白學(xué)軍;王根磯;張學(xué)峰;李群;李少坡;周希楠;白松蓮;宋欣;馮路路;萬瀟;周德光;劉海龍;劉印良;趙久梁;李濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 秦皇島首秦金屬材料有限公司;首鋼總公司
• 主分類號(hào): C22C38/58
• 分類號(hào): C22C38/58;C22C38/50;C22C38/14;C21D8/02
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低碳微合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種X90管線鋼寬厚板及其生產(chǎn)方法，是一種經(jīng)濟(jì)型的X90管線鋼寬厚板，適用于石油、天然氣的輸送管道建設(shè)。

背景技術(shù)

石油天然氣是國民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資，能源增長加上結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，帶動(dòng)了石油天然氣工業(yè)的全面發(fā)展。管道輸送是將石油天然氣從遙遠(yuǎn)的開采地向最終用戶端長距離輸送的重要方式，高壓大口徑長輸管線已經(jīng)成為油氣運(yùn)輸最經(jīng)濟(jì)、最安全的運(yùn)送方式。資料表明，輸送壓力的提高可通過提高管線鋼管強(qiáng)度級(jí)別和增加壁厚，而壁厚增加勢(shì)必帶來鋼管重量的增加，建設(shè)成本提高。在此情況下，只有提高管線鋼級(jí)，才能減小鋼管壁厚，節(jié)約鋼材，降低管道建設(shè)的成本。一般情況下，鋼管費(fèi)用占整個(gè)管道投資的25％-30％。

近年來，隨著我國西氣東輸、中亞管道等工程的相繼建設(shè)，使得我國在X70/X80高強(qiáng)度管線鋼開發(fā)上成績顯著，已躋身于世界先進(jìn)管道的行列。目前，我國已初步形成橫跨東西、縱貫?zāi)媳?、覆蓋全國、連通海外的能源管網(wǎng)。隨著我國油氣需求的不斷增加，與我國的能源需求和先進(jìn)國家的管道水平相比，我國管道建設(shè)還有巨大的需求和潛力。同時(shí)，為盡可能地減少土地占用和建設(shè)成本，超高強(qiáng)經(jīng)濟(jì)型管線鋼研究與開發(fā)使管道更高壓力的輸送成為可能。

2014年，中國石油集團(tuán)組織國內(nèi)管道和冶金行業(yè)專家召開了經(jīng)濟(jì)型X90討論會(huì)，會(huì)上討論了經(jīng)濟(jì)型X90管線鋼的化學(xué)成分要求、性能指標(biāo)調(diào)整、采購模式、環(huán)焊縫和經(jīng)濟(jì)可行性。經(jīng)濟(jì)型X90管線鋼研制不僅是對(duì)現(xiàn)有X80管線鋼的升級(jí)替代和低成本推廣使用，而且還可為X100/X120更高級(jí)別管線鋼累積相關(guān)實(shí)用數(shù)據(jù)，對(duì)中國管道建設(shè)意義重大。經(jīng)濟(jì)型X90管線鋼寬厚板開發(fā)的難點(diǎn)在于成本較X80相比增加較少的前提下，實(shí)現(xiàn)鋼板強(qiáng)度與韌性的全面提升，具有優(yōu)良的可焊性和止裂韌性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種X90管線鋼寬厚板及其生產(chǎn)方法，通過合理的成分設(shè)計(jì)及軋制工藝，使用300mm連鑄坯生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型X90管線鋼用熱軋平板,不僅產(chǎn)品綜合性能滿足要求，而且具有優(yōu)良的低溫韌性和焊接性能。鋼板組織主要為貝氏體組織+馬氏體+少量M-A組元，組織均勻細(xì)小，晶粒度在13級(jí)以上。

本發(fā)明的鋼板的成分(按重量百分比計(jì))為：

C：0.03-0.09％，Si：0.10-0.40％，Mn：1.30-2.0％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.05-0.10％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.040％，Ni：0.10-0.50％，Cr：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：0.010-0.040％,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明成分設(shè)計(jì)基于以下認(rèn)識(shí)：

C：為保證經(jīng)濟(jì)型X90管線鋼具有優(yōu)異的焊接性能和良好的低溫韌性，碳含量需嚴(yán)格控制在0.09％以下。

Si是有效的脫氧元素，還可以起到強(qiáng)化作用，但Si含量過高會(huì)使鋼的塑性和韌性降低，因此設(shè)定其范圍是0.15％～0.40％。

Mn是鋼中重要的固溶強(qiáng)化元素，可降低相變溫度，細(xì)化組織亞結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)化鋼板的同時(shí)改善韌性；同時(shí)，可提高淬透性。

P、S為有害雜質(zhì)元素，采用鈣處理和純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，嚴(yán)格控制鋼中磷、硫等夾雜物。

Nb、Ti即是固溶強(qiáng)化元素，又是碳氮化物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘扎奧氏體晶界并阻止奧氏體晶粒過度長大，但其含量過高會(huì)影響韌性和焊接性。

Cr可以有效增加鋼的淬透性，改善力學(xué)性能，但含量過高對(duì)材料焊接性有不利影響。

Ni、Cu起固溶強(qiáng)化作用，還能改善耐蝕性，Ni同時(shí)還能改善鋼的低溫韌性。

Mo能改善鋼的低溫韌性，較強(qiáng)的貝氏體相變控制元素。在高強(qiáng)度微合金鋼中，添加適量的Mo元素就可以獲得明顯的貝氏體組織，同時(shí)因相變向低溫方向轉(zhuǎn)變，可使相變組織進(jìn)一步細(xì)化，大幅提高鋼的強(qiáng)韌性能，同時(shí)還可有效降低屈強(qiáng)比。由于Mo為貴金屬元素，因此本發(fā)明中Mo含量控制在0.10～0.25％范圍。

N的存在會(huì)惡化母材和焊接熱影響區(qū)的韌性，其含量不超過0.006％為宜。

本發(fā)明的鋼板的生產(chǎn)包括：高爐鐵水→鐵水預(yù)脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF+RH精煉→板坯連鑄→板坯加熱→4300軋機(jī)軋制→ACC快速冷卻→堆冷→取樣、檢驗(yàn)→入庫、發(fā)運(yùn)。

在板坯澆鑄+控制軋制+控制冷卻工藝，過程中控制參數(shù)為：

(1)將按鋼板的化學(xué)成分冶煉鋼水澆注成300mm厚連鑄坯；

(2)通過步進(jìn)梁式加熱爐將鋼坯加熱至設(shè)定溫度1150～1200℃，加熱時(shí)間280-350min，保證鋼坯充分奧氏體化；