[發明專利]一種550MPa級的耐高溫管線鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201410483553.7
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104264054B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 胡平;鄭磊;章傳國
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C38/58;C21D8/02
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙)31228
• 代理人: 楊丹莉,李丹

技術領域

本發明涉及一種鋼材產品及其制造方法，尤其涉及一種耐高溫管線鋼及其制造方法。

背景技術

隨著常規石油、天然氣資源可開采量的日益減少，作為補充替代資源的油砂資源越來越受到人們的關注，商業化開采的規模日漸擴展，產量逐年升高。目前，現有技術中油砂開采主要是通過向地表以下的油砂礦藏注入高溫蒸汽以降低油砂的粘稠度，從而提高油砂的流動性來實現開采。輸送這些高溫蒸汽的管線鋼就需要考慮到材料強度和工作服役溫度這兩個因素。但是，由于傳統管線鋼主要是用于常規石油、天然氣資源的長距離輸送，因此，其主要關注的是鋼材料的室溫強度性能。當經過凍土地區和地震帶地區，從應變設計的角度考慮，這些傳統的管線鋼還需滿足一定的室溫塑性性能，即抗大應變能力或低屈強比。此外，還考慮到一定的阻礙起裂和裂紋捕獲的能力，傳統的管線鋼還需要滿足一定的韌性要求，尤其是低溫韌性的要求。總之，傳統管線鋼主要關注于室溫強度、塑性和低溫韌性的改善，并不關注高溫強度，因此，現在所采用的管線鋼并不是完全適用于油砂礦的開采。

一方面，傳統管線鋼從改善焊接性的角度出發，需要盡可能少地添加C和Mn、Mo、Cr、Cu、Ni、V等合金元素的含量，以獲得較低的碳當量；另一方面，由于加入的合金元素含量受到限制，其能夠起到固溶強化和析出強化的作用有限，這就需要借助制造工藝，例如，采用較低的終軋溫度、較大的軋制變形量以及快速的冷卻速度來實現晶粒和組織的細化，同時利用低溫相變組織的方式來同時獲得高強度高韌性。不過，較低的合金元素會降低材料的初始強度。此外，雖然較低的終軋溫度、較大的變形量和快冷可以提高初始強度，但是，這些因素又會降低材料的高溫組織穩定性，其不利于材料的高溫強度。為了獲得抗大變形能力或低屈強比，還需要通過設計令鋼材形成雙相組織。然而，雙相組織之間的化學元素濃度差擴散快也會降低材料的高溫組織穩定性，也不利于材料的高溫強度。

由于目前油砂開采所需輸送蒸汽溫度約350℃，因此，十分有必要獲得一種具有良好的高溫強度的耐熱管線鋼來用于油砂資源的開采。

公開號為CN1584097A，公開日為2005年2月23日，名稱為“高強度高韌性輸送管線鋼及其制備方法”的中國專利文獻涉及一種管線鋼材料。該管線鋼材料中的各化學元素成分(wt.％)為：C：0.010～0.060；Si：0.15～0.40，Mn：1.61～2.00；P：0.0031～0.018；S≤0.003；Cu：0.10～0.40；Ni：0.1～0.4；Nb：0.051～0.09；Ti：≤0.025；Mo：0.1～0.4。

公布號為JP2012-241271A，公布日為2012年12月10日，名稱為“一種具有優異的抗壓潰性能且高強度耐酸性管線管及其制造方法”的日本專利文獻公開了一種管線管。該管線管中的各化學元素質量百分含量為(wt.％)的成份組成：C：0.02～0.08％，Si：0.01～0.50％，Mn：0.5～1.5％，P＜0.01％，S＜0.001％，Cu≤1.0％，Ni≤1.0％，Nb：0.002～0.100％，Ti：0.005～0.050％，V：0.005～0.100％，Mo≤0.5％，Cr：≤1.0％，Al≤0.06％，Ca：0.0005～0.0040％，O：≤0.0030％，Mg：0.0005～0.0040％，余量由Fe及不可避免的雜質。

公開號為US20120247605A1，公開日為2012年10月4日，名稱為“一種高強度無鉬且通過溫度控制軋制成型無加速冷卻的低合金X80鋼板”的美國專利文獻公開了一種低合金X80鋼板，其各化學元素的質量百分含量為：C：0.05～0.09％，Mn：1.7～1.95％，P＜0.015％，S＜0.003％，Nb：0.075～0.1％，Ti：0.01～0.02％，V：0.01～0.03％，Mo：≤0.003，Al：0.02～0.055％，余量由Fe及不可避免的雜質。

上述這些已經公開的管線管專利均未解決管線管的耐高溫性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種550MPa級的耐高溫管線鋼，該耐高溫管線鋼具有優異的高溫力學性能，其在200～400℃下屈服強度和抗拉強度分別可以達到520MPa級和645MPa級以上。此外，該耐高溫管線鋼的室溫強度可以550MPa級和625MPa級以上(相當于X80的強度級別要求)，因此該管線鋼在室溫和在200～400℃的條件下都能夠實現正常服役工作。

為了實現上述目的，本發明提供了一種550MPa級的耐高溫管線鋼，其化學元素質量百分配比為：