[發明專利]一種高錳管線鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201811282615.2
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109234638B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 高秀華;李晶;杜林秀;張大征;邱春林;吳紅艷
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/06;C22C38/24;C22C38/26;C21D8/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種高錳管線鋼及其制備方法，高錳管線鋼成分按重量百分比為C 0.4～0.7％，Mn 13～17％，Mo 0.5～0.8％，Cr 0.9～1.1％，Si 0.2～0.4％，P≤0.010％，S≤0.003％，Al 0.02～0.03％，Nb 0.02～0.03％，V 0.03～0.06％，余量為Fe及不可避免雜質。制法步驟為：按高錳管線鋼成分配比冶煉、澆鑄成坯，將鑄坯加熱至1200～1250℃，保溫1～2h，使合金元素完全固溶，組織充分奧氏體化；對保溫后鑄坯進行軋制，并控制開軋終軋溫度與壓下量，軋制完成后冷卻至室溫，獲得高錳奧氏體管線鋼。該方法工藝簡單，制備的高錳管線鋼具有極低的屈強比、較高的抗拉強度、均勻伸長率和優良的耐腐蝕性能，適合作為極端環境下的油氣輸送管線材料。

技術領域：

本發明屬于金屬材料軋制技術領域，具體涉及一種高性能高錳管線鋼及其制造工藝，具體是指高強度、低屈強比、高均勻伸長率、生產工藝適用性強的耐腐蝕高錳管線鋼及其制造工藝。

背景技術：

近年來，油氣輸送管道向著極地、海洋和地質非穩定區域延伸，輸送管道面臨凍土、洋流、地震帶、泥石流、滑坡和大落差地段等存在大位移環境的威脅。

極地油氣田、邊遠油氣田、海上油氣田和酸性油氣田等惡劣環境油氣田的開發，使提高長距離管道輸送能力的經濟性要求和應對惡劣環境的安全性要求成為當代管道工程面臨的兩大主要問題。

油氣集輸管線和油井管的失效形式主要表現為腐蝕失效，其中最主要的腐蝕介質是H₂S。中國大部分油田進入高含水開發期，對管材的腐蝕相當嚴重。統計調查表明，由于應力腐蝕和氫脆的突發性，危害性最大，常造成災難性事故。因此開發具有優良的耐腐蝕性能的鋼管用鋼十分必要。

目前，高強度管線鋼為典型的針狀鐵素體或貝氏體，屈強比較高，抗變形能力相對較弱。通過降低屈強比提高抗變形能力，而屈強比受顯微組織軟硬相比例影響較大。

發明內容：

本發明的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種低成本的高錳管線鋼及其制造方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高錳管線鋼，其成分按重量百分比為C 0.4～0.7％，Mn 13～17％，Mo 0.5～0.8％，Cr 0.9～1.1％，Si 0.2～0.4％，P≤0.010％，S≤0.003％，Al 0.02～0.03％，Nb0.02～0.03％，V 0.03～0.06％，余量為Fe及不可避免雜質。

所述的高錳管線鋼屈服強度580～630MPa，抗拉強度1050～1190MPa，屈強比0.5～0.6，高均勻伸長率、耐腐蝕，斷后伸長率為40～50％，-40℃沖擊功80～100J。

所述的高錳管線鋼厚度為12～20mm。

本發明的高錳管線鋼的組織為單相奧氏體組織。

一種高錳管線鋼的制備方法，包括以下步驟：

(1)按高錳管線鋼成分配比冶煉、澆鑄成坯，將鑄坯加熱至1200～1250℃，保溫1～2h，使合金元素完全固溶，組織充分奧氏體化；

(2)對保溫后鑄坯進行軋制，開軋溫度為1150～1200℃，終軋溫度為830～930℃，總壓下量控制在85～90％，軋制完成后冷卻至室溫，制得高錳管線鋼。

所述的步驟(2)中，軋制過程模擬軋管工藝進行。

所述的步驟(2)中，制備的高錳管線鋼在顯微鏡下觀察的組織為單相奧氏體組織，其中存在大量的位錯，ε-馬氏體和孿晶等。

所述的步驟(2)中，冷卻方式為空冷。