[發(fā)明專利]一種基于組織調(diào)控的抗HIC管道用鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010410322.9
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111500941B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 聶寶華;趙吉詩;陳東初;趙連玉;王子緣
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院;佛山環(huán)境與能源研究院;云浮（佛山）氫能標準化創(chuàng)新研發(fā)中心;廣東氫標科技有限公司
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;C22C38/28;C22C38/26;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/04;C21D8/00;C21D1/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄧建輝

本發(fā)明提供了一種基于組織調(diào)控的抗HIC管道用鋼及其制備方法，該基于組織調(diào)控的抗HIC管道用鋼，有較強的抗HIC能力，HIC敏感性指標均為0，通過添加微量的B、N、V、Zr等微量元素，設計了(V，B)N和(Nb，B)_xN高度穩(wěn)定的高溫第二相，在控軋控冷的過程中能有效細化晶粒，將晶粒尺寸降低至1μm左右，并通過調(diào)控Mo元素的均勻分布，實現(xiàn)了高抗HIC性能和高強度的綜合性能。

技術領域

本發(fā)明屬于鋼材制備領域，具體涉及一種基于組織調(diào)控的抗HIC管道用鋼及其制備方法。

背景技術

管道網(wǎng)絡建設是戰(zhàn)略需求。天然氣管道輸送具有高效、經(jīng)濟、安全等特點，是長距離輸送氣體的主要形式。隨著國際能源結構的逐漸變化，在未來幾十年內(nèi)，天然氣在能源中所占的比例將急劇增加。天然氣輸送管道的發(fā)展趨向于大口徑、高壓力和厚壁化。管線的服役條件越來越苛刻，如輸送壓力增大，輸送介質(zhì)復雜，許多管線需穿越人口稠密地區(qū)或沙漠、沼澤和嚴寒地帶等，對管線用鋼提出了更高的技術要求。

腐蝕是影響管道輸送系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關鍵因素。它不僅能造成穿孔，引起油、氣、水等被輸送物質(zhì)的泄漏，而且還會帶來由于維修所產(chǎn)生的材料和人力上的浪費、停工停產(chǎn)所造成的損失，甚至引起火災，尤其是天然氣管道因腐蝕引起的爆炸，威脅人身安全，污染環(huán)境，后果極其嚴重。

氫致開裂(Hydrogen Induced Cracking，簡稱HIC)是指鋼材在酸性環(huán)境中，由于電化學腐蝕產(chǎn)生的氫原子進入金屬材料內(nèi)部而產(chǎn)生的階梯形裂紋。酸性環(huán)境一般指濕硫化氫的環(huán)境。酸性環(huán)境中的鋼材因吸收腐蝕生成的氫，使鋼材內(nèi)部產(chǎn)生裂紋和鼓泡，氫鼓泡是HIC的一種腐蝕形式，是金屬再含硫天然氣的電化學腐蝕后，在金屬中產(chǎn)生從幾到幾十毫米直徑的空泡，泡表面的金屬發(fā)生龜裂或脫層。HIC可使管道用鋼在沒有明顯預兆的情況下突然開裂，破壞性和危害性極大。

對于微合金化管線鋼而言，非金屬夾雜物和硬相界面是鋼中主要的氫陷阱。而化學成分則是決定鋼板抗HIC性能的關鍵因素。其中C、Mn、P元素的偏析極易在鋼板中心形成對HIC敏感的顯微組織，如在鐵素體+珠光體鋼中出現(xiàn)貝氏體甚至馬氏體硬相，該硬質(zhì)顯微組織可成為HIC起裂源。高含量的碳化物形成高壓CH₄氣體，促進氫致開裂。另外，由于被軋制拉長的菱形MnS夾雜在隨后的冷卻后在周圍造成空隙，成為氫聚集處，也易成為HIC起裂源。通過降低C、S等元素含量，可以顯著降低HIC敏感性。CN102839326B提供了一種低碳含量合金，通過控軋空冷工藝，獲得較為細小的鐵素體組織，抗HIC性能提高，但是合金強度較低，抗力強度為437MPa，很難滿足強度高、韌性好、抗氫致開裂性能等綜合性能。而輸氫管道日益大型化、高壓化的要求使得鋼制管道的壁厚不斷增加，進一步增大了這類臨氫管道的制造難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種基于組織調(diào)控的抗HIC管道用鋼及其制備方法。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的一種基于組織調(diào)控的抗HIC管道用鋼，包括以下質(zhì)量百分比計的制備原料：

C：0.01～0.1％，

Mn：0.50～1.00％，

Nb：0.01～0.10％，

Cr：1.0～1.5％，

Mo：0.5～1.5％，

V：0.05～0.20％，

B：0.05～0.10％，

N：0.01～0.02％，

Zr：0.01～0.2％，

余量為Fe。