[發(fā)明專利]一種經(jīng)濟型抗HIC的X90管線鋼板及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610314574.5
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105803327B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 蔣昌林;高助忠;林濤;胡建國;李經(jīng)濤;諸建陽;徐偉明;徐國慶
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/06;C22C38/16;C22C38/08;C22C38/18;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 趙海波

技術領域

本發(fā)明屬于X90管線用鋼板制造技術領域，具體涉及經(jīng)濟型抗HIC X90管線用鋼板及其制造方法。

背景技術

目前世界需求的能源中化石能源還占能源結構中的主體地位，近年來世界經(jīng)濟的急速增長極大帶動了化石能源需求的急速增長。陸地及堿性石油天然氣等資源已開采上百年，面臨日益枯竭。因此人類已逐漸將目光投向酸性石油天然氣地域，酸性油氣田的特性是在石油或天然氣中含有一定H₂S等酸性氣體，給輸送管道造成腐蝕，其腐蝕方式主要有HIC（氫致裂紋）及SSCC（應力腐蝕）兩種方式，目前抗HIC及抗SSCC管線鋼應用的最高鋼級在X65鋼級。為降低管道建設成本，管道工程的發(fā)展方向是高強度大管徑，目前國內(nèi)外已開始進行X90鋼級管道鋪設的試驗段，但X90鋼級抗HIC鋼板或鋼管還未見報到。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術提供一種經(jīng)濟型抗HIC的X90管線鋼板及制造方法，采用低碳設計，同時加入微量的Nb、V、Ti等微合金化元素，并加入少量的Mo、Cu、Ni等元素，根據(jù)H在組織中的行為規(guī)律，通過精煉+連鑄+TMCP改良工藝，利用組織控制技術，使鋼材具有優(yōu)異的抗HIC性能的組織及性能。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為，一種經(jīng)濟型抗HIC的X90管線鋼板，該鋼板的化學成分按質量百分比計為C：0.02～0.06%，Mn：1.7～1.90%，Si：0.15～0.35%，S：≤0.0005%，P：≤0.010%，Nb：0.04～0.07%，Ti：0.008～0.03%，V：≤0.10%，Al：≤ 0.06%，N：≤ 0.010%，O：≤ 0.006%， Mo：≤ 0.20%， Cu：≤ 0.20%，Ni：≤ 0.20%，Cr≤ 0.20%， Ca：0.0005～0.0015%，且Ca/S的含量比值為1.0～2.0，余量為Fe 及不可避免的雜質元素。

進一步地，本發(fā)明的抗HIC鋼板最厚度規(guī)格在20mm。同時具有優(yōu)異的高強度高低溫韌性，如屈強比不高于0.83，-46℃低溫沖擊為300J左右；-60℃低溫沖擊在250J左右；-30℃落錘剪切面積在85%以上，并獲得優(yōu)異的抗HIC性能。。

本發(fā)明鋼板的化學成分是這樣確定的：

C：是鋼中最經(jīng)濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化可明顯提高鋼的強度，但對鋼的韌性及延性以及焊接性能帶來不利影響，因此管線鋼的發(fā)展趨勢是不斷降低C含量，HIC對鋼中C含量很敏感，考慮到本發(fā)明鋼級達到X90，且通過C與不同微合金元素形成碳氮化物的固溶及析出等關系，故將鋼中C含量控制在0.02～0.06%。

Mn：通過固溶強化提高鋼的強度，是管線鋼中彌補因C含量降低而引起強度損失的最主要的元素，Mn同時還是擴大γ相區(qū)的元素，可降低鋼的γ→α相變溫度，有助于獲得細小的相變產(chǎn)物，可提高鋼的韌性，但過高的Mn含量會導致Mn偏析，鑒于鋼級已達到X90級別，一定的Mn含量是必須的，因此只能通過后續(xù)加熱工藝及軋制工藝來緩解Mn偏析，因此將Mn含量控制在1.7～1.90%。

Nb：是現(xiàn)代微合金化鋼特別是管線鋼中最主要的微合金化元素之一，對晶粒細化的作用非常明顯。通過Nb的固溶拖曳及熱軋過程中的Nb（C,N）應變誘導析出可阻礙形變奧氏體的回復、再結晶，經(jīng)TMCP使未再結晶區(qū)軋制的形變奧氏體在相變時轉變?yōu)榧毿∠嘧儺a(chǎn)物，以使鋼具有高強度和高韌性，本發(fā)明主要是通過C與Nb等含量的關系來確定Nb含量范圍。

V：具有較高的析出強化和較弱的晶粒細化作用，在Nb、V、Ti三種微合金化元素中復合試用時，V主要其析出強化作用。

Ti：是強的固N元素，Ti/N的化學計量比為3.42，利用0.02%左右的Ti就可固定鋼中60ppm以下的N,在板坯連鑄過程中即可形成TiN析出相，這種細小的析出相可有效阻止板坯在加熱過程中奧氏體晶粒的長大，有助于提高Nb在奧氏體中的固溶度，同時可改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性，是管線鋼中不可缺少的元素。

Mo：可推遲γ→α相變時先析出鐵素體相的形成，促進針狀鐵素體形成的主要元素，對控制相變起到重要作用，,同時也是提高鋼的淬透性元素。在一定的冷卻速度和終冷溫度下通過添加一定Mo即可獲得明顯的針狀鐵素體或貝氏體組織。

S、P：是管線鋼中不可避免的雜質元素，希望越低越好，通過超低硫及Ca處理改變硫化物形態(tài)，從而提高鋼的抗HIC性能。