[發明專利]具有優異低溫抗動態撕裂性能的X70管線鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201710283378.0
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN108796362B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 孫磊磊;鄭磊;章傳國;柏明卓;沈建蘭;屈獻永
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/16;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/06;C22C38/58;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/54;C21D8/02
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

具有優異低溫抗動態撕裂性能的X70管線鋼及其制造方法，其成分重量百分比為：C 0.025～0.08％，Si 0.1～0.4％，Mn 1.1～1.6％，P≤0.02％，S≤0.003％，Cu≤0.2％，Ni 0.31～0.50％，Cr≤0.2％，Mo≤0.2％，Nb 0.04～0.08％，Ti 0.005～0.02％，Ca：0.001～0.005％，Al 0.02～0.05％，B≤0.0005％，N 0.001～0.006％，O≤0.005％，其余為Fe及夾雜；且，0.25％≤(C+Mn/6)≤0.33％，0.10％≤(Mo+Cr)≤0.40％。本發明針對寒冷地區天然氣管線工程建設的需要，在?60℃超低溫下具有優異抗動態撕裂性能；管線鋼的屈服強度Rt0.5≥485MPa，抗拉強度Rm≥570MPa，延伸率A_50.8≥15％；?60℃沖擊性能：沖擊功AKV≥250J；?60℃DWTT性能：斷口剪切面積率SA％≥85％。

技術領域

本發明涉及管線鋼，特別涉及一種具有優異低溫抗動態撕裂性能的X70管線鋼及其制造方法，在-60℃超低溫環境下具有優異的沖擊韌性和抗動態撕裂性能，可用于制造低溫環境下服役的高頻電阻焊(HFW)管線管，應用于寒冷地區的油氣輸送管道。

背景技術

管道運輸是長距離輸送石油天然氣最經濟、最高效的輸送方式，工程常用的管線管有HFW焊管、螺旋縫埋弧焊管、直縫埋弧焊管。其中，HFW焊管以熱軋帶鋼為制管原材料，帶鋼經排輥成型后，在高頻電流的集膚效應和鄰近效應下，邊緣發生融化，隨后在擠壓輥的作用下壓力焊接制成焊管，HFW焊管具有原料成本低、生產效率高的優勢，在管線工程中得到了廣泛應用，逐漸向厚壁、高強、低溫高韌性發展。

隨著能源需求的增加，油氣開采地遠離終端用戶，輸送管道途經惡劣環境，在極寒地區的管線服役溫度低至-45℃，設計要求管線管具有優異的低溫韌性。落錘撕裂試驗(DWTT)作為檢驗管線鋼低溫抗動態撕裂性能的關鍵指標，是制造低溫HFW管線管用熱軋帶鋼的重要技術難點，行業標準API Spec 5L要求，在規定溫度下進行DWTT試驗時，試樣的的斷口剪切面積率均值應在85％及以上，因此，管線行業通常將85％FATT(FractureAppearance Transition Temperature)作為DWTT試驗的韌脆轉變溫度，該轉變溫度應低于工程應用設計的最低服役溫度。當管線鋼壁厚增加時，滿足低溫DWTT性能的難度會顯著增加，需從組織設計角度出發，通過成分和工藝的匹配，合理控制顯微組織的相比例，獲得均勻、細化的高韌性鐵素體和針狀鐵素體組織。

中國專利號200880006850.5公開了“低溫韌性優異的管線管用高強度熱軋鋼板及其制造方法”，該專利重點強調了顯微組織的的特性，板厚中部與板面平行的{211}面與{111}面的X射線衍射強度比為1.1以上，Nb和/或Ti的碳氮化物析出物的密度為10¹⁷～10¹⁸個/cm³。在產品實現途徑上采用15～50℃/s的冷卻速度，在450～650℃進行卷取，鋼板的低溫韌性表現在DWTT試驗的85％FATT為-20至-35℃。

國際專利WO2009145328公開了一種具有X80以上強度兼具低溫韌性和延展性破壞停止性能的管線管用熱軋鋼板的制造方法，其顯微組織中以平均粒徑1～3nm且平均密度為3～30×10²²個/m³的方式分散含有包含Nb的析出物，含有以百分比計為50％以上的粒狀貝氏體鐵素體和/或準多邊形鐵素體，還含有包含Ti氮化物的析出物，其平均當量圓直徑為0.1～3μm，且含有以其個數計為50％以上的包含Ca、Ti和Al的復合氧化物。該專利產品的卷取溫度為500～650℃以確保微合金化元素析出，其85％FATT在-20至-40℃范圍。

中國專利201110179945.0公開了一種通過薄板坯連鑄連軋生產具有優異低溫韌性X65管線鋼帶鋼的方法，該專利采用了較高的Cr含量(0.20～0.35％)，并通過添加V提高強度，未添加Ni、Mo元素，工藝上采用450～550℃卷取，具有較好的低溫韌性，DWTT試驗的韌脆轉變可低至-40℃。