[發(fā)明專利]韌性優(yōu)良的大壁厚X80低溫站場用鋼及其制造方法

無效

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• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103981462A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 諶鐵強;張國棟;劉海龍;白學軍;劉印良;周德光;閆智平;沈一平;趙久梁;萬瀟;李少坡;周希楠;白松蓮;李濤
• 申請（專利權）人: 秦皇島首秦金屬材料有限公司;首鋼總公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;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(fā)明屬于低碳微合金鋼技術領域，特別是涉及一種韌性優(yōu)良的大壁厚X80低溫站場用鋼及其制造方法，適用于石油天然氣輸送管道。

背景技術

近20年以來，世界各國經濟迅猛發(fā)展，能源需求不斷增加，隨著國內外多項重大管道工程的規(guī)劃及建設，高強度級別、厚規(guī)格低溫站場用鋼等高附加值管線產品，顯現出良好的市場競爭能力和較大的市場需求，而國內企業(yè)在開發(fā)該系列管線產品方面進度比較緩慢。面對“西氣東輸三線”、“中亞C線”和“陜京四線”等多項管道工程對該系列管線鋼板的需求，進行大壁厚、高鋼級、特殊用途站場用鋼的研制與開發(fā)意義重大。

站場用鋼主要是用于管道中轉站場建設，是對輸送天然氣的線路用鋼進行加壓，在地面上裸露使用，對于溫度相關的性能要求比較嚴，一般為該地區(qū)的歷史最低溫度。其特點是厚度規(guī)格高于普通線路板，強度性能要求高于普通線路板，韌性試驗溫度比普通線路板要低20℃，所以大壁厚、高強度、低溫站場用鋼技術要求高于普通線路板。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種韌性優(yōu)良的大壁厚X80低溫站場用鋼及其制造方法，通過合理的成分設計及軋制工藝，使用400mm厚連鑄坯生產X80低溫站場用鋼熱軋平板，產品最大厚度至33mm，管徑最大至1219mm，不僅產品綜合性能滿足要求，而且具有優(yōu)良的低溫韌性。

本發(fā)明的鋼板的成分(按重量百分比計)為：

C：0.035-0.065％，Si：0.10-0.35％，Mn：1.60-1.85％，P≤0.015％，S：≤0.003％，Nb：0.05-0.09％，V：≤0.06％，Ti：0.010-0.020％，Ni：0.15-0.50％，Cr：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：0.010-0.040％,余量為Fe及不可避免的雜質。

本發(fā)明所述的大壁厚X80低溫站場用鋼碳當量CE_IIW：0.40-0.50％，CE_Pcm：0.15-0.21％，其中CE_IIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，CE_Pcm＝C+(Mn+Cr+Cu)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

本發(fā)明成分設計基于以下認識：

C是保證鋼板淬透性的重要非合金元素，也是決定碳當量的重要因素，對鋼的強度、韌性、塑性及焊接性均有較大影響。碳含量過高，影響鋼板焊接性能。本發(fā)明的大壁厚X80低溫站場用鋼的碳含量宜在0.035-0.065％之間。

Si是有效的脫氧元素，還可以起到強化作用，但Si含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，因此設定其范圍是0.15-0.35％。

Mn是鋼中重要的固溶強化元素，由于大壁厚低溫站場管采用低碳設計，可適當提高錳含量來補償強度損失，錳可降低相變溫度，促進奧氏體轉變成針狀鐵素體，細化組織亞結構，在強化鋼板的同時改善韌性。由于錳是易偏析元素，在大壁厚X80低溫站場管中錳含量添加范圍為1.6-1.85％。

P、S為有害雜質元素，本發(fā)明采用純凈鋼生產技術，盡量減少磷、硫元素對韌性有不利影響。

Nb、V、Ti即是固溶強化元素，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，但其含量過高會影響韌性和焊接性。大壁厚X80低溫站場管鋼板采用低終冷溫度，一般不添加V。

Cr可以有效增加鋼的淬透性，改善力學性能，但含量過高對材料焊接性有不利影響，可根據厚度不同適當添加。

Mo合金化管線鋼的顯微組織由細小、具有高密度位錯亞結構的針狀鐵素體組成。鉬的添加可使管線鋼保持高強度和優(yōu)良的韌性，降低韌脆轉變溫度。另外，鉬合金化管線鋼具有連續(xù)應力-應變曲線，在制管過程中，可進一步提高鋼管強度，從而補償因包申格效應所引起的強度損失。

Ni起固溶強化作用，還能改善耐蝕性，Ni同時還能改善鋼的低溫韌性。

N的存在會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。

Al是脫氧元素，但Al含量過高會使鋼中的夾雜物增加，因此，Al的含量控制在0.010％-0.040％為宜。

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

在板坯澆鑄+控制軋制控制冷卻工藝過程中控制參數為：