本發明專利技術提供了一種耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板及其生產方法，該鋼板的成分按重量百分比計如下：C：0.045％～0.070％、Si：0.26％～0.39％、Mn：1.35％～1.55％、Nb：0.01％～0.03％、Ti：0.011％～0.019％、Cr：0.18％～0.28％、Ni：0～0.10％、Cu：0～0.14％、(Cr+Ni+Cu)：0.25％～0.44％、Als：0.020％～0.045％、N：0.0020％～0.0045％、P≤0.010％、S≤0.001％、H≤0.00015％、O≤0.0020％、Ti/N：3.42～5.71，余量為鐵和不可避免的雜質；CEIIW控制在0.355％～0.385％，CEPcm控制在0.155％～0.175％，生產方法，包括鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、鑄坯再加熱、連鑄、軋制、弛豫、冷卻。本發明專利技術提供了適用于作為制造低溫地區大厚壁耐寒管線鋼管的原料，綜合性能優異。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于低碳低合金鋼領域，尤其涉及一種油氣輸送用厚度≥28mm、屈服強度級別440MPa的耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板及其生產方法。
技術介紹
隨著油氣輸送管道服役環境的不斷惡化及輸送壓力的增大，對管道的性能質量要求不斷提高。近年來，油氣管道項目不斷向高寒帶、凍土帶、地震帶等環境惡劣地區發展，如俄羅斯、加拿大、阿拉斯加等。這些地區管線服役溫度低，易發生塑性變形，要求管線具有良好的低溫韌性和抗塑變性能。低溫高寒地區管線鋼板的技術要求嚴格，其橫、縱向屈服強度≥440MPa，橫向抗拉強度550-650MPa，縱向抗拉強度525-650MPa，屈強比≤0.82，比例延伸率A(δ5)≥23％，-60℃下V型缺口夏比沖擊功≥190J，-20℃下DWTT韌性剪切面積≥85％，嚴格且相互制約的強度、塑性、韌性要求是制造該類產品的難點。目前，國內外對耐寒及厚規格管線鋼板有一些研究，經檢索發現了部分有關的專利和文獻。但其所記載的內容與本專利技術的技術方案及所述產品性能等方面存在明顯差異。《K56級低合金管線鋼板的制備方法》(RU2465343C1)公開了一種K56管線鋼板，其成分中(重量百分比)C：0.05％～0.08％、Ni：0.10％～0.30％、Cu：0.10％～0.25％、Ti：0.015％-0.025％；鋼板厚度不超過17mm，Ni、Cu等貴重合金含量較多，屈強比較高，與本專利技術有明顯差異。《K52-K60級低合金管線鋼生產方法》(RU2458751C1)公開的管線鋼采用高C：0.08％～0.11％、含V(不低于0.04％)成分，厚度22mm以下，低溫韌性不高，未涉及DWTT性能。《一種K55級高頻電阻焊石油套管鋼及其制造方法》(CN102828121A)，該專利技術成分上采用高C、高Nb、含V設計且韌性不高(-10℃沖擊值僅100J左右)，未涉及落錘性能，不能滿足高寒低溫地區管線的性能要求。《一種厚壁高DWTT性能X65-X70海底管線鋼及制造方法》(CN103834874A)，該專利技術X65-X70海底管線鋼成分為(重量百分比)C：0.03％～0.05％、Mn：1.47％～1.70％、Ni：0.36％～0.45％、Cu：0.12％～0.20％，同樣加入較多Ni等合金元素來保證性能，與本專利技術不同。《高變形性能的管線鋼板帶及其制造方法》(JP2006291349A)，該專利技術管線鋼板帶采用高Mn、Ni、Mo，含V、Cu等合金元素的成分設計，鋼板厚度不超過20mm，與本專利技術明顯不同。文獻《俄羅斯大口徑油氣輸送管生產及對我國的啟示》、《俄羅斯大直徑管線鋼管生產現狀》、《俄羅斯管線鋼管制造技術》文中涉及的成分和生產工藝與本專利技術均有差異。綜上所述，現有技術對耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板的研究尚有不足。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述問題和不足而提供一種適于低溫寒地使用的厚度≥28mm、屈服強度級別440MPa的耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板及其生產方法，可用于制作低溫地區油氣輸送用管線。本專利技術目的是這樣實現的：本專利技術所述耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板的厚度≥28mm；成分設計以C、Mn為基礎，重點利用Cr、Si元素部分或全部替代貴重的Mo、Ni、Cu、V等元素，配以高質量連鑄、軋制大壓下、軋后弛豫、均勻加速冷卻的生產工藝提高鋼板性能。一種耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板，該鋼板的成分按重量百分比計如下：C：0.045％～0.070％、Si：0.26％～0.39％、Mn：1.35％～1.55％、Nb：0.01％～0.03％、Ti：0.011％～0.019％、Cr：0.18％～0.28％、Ni：0～0.10％、Cu：0～0.14％、(Cr+Ni+Cu)：0.25％～0.44％、Als：0.020％～0.045％、N：0.0020％～0.0045％、P≤0.010％、S≤0.001％、H≤0.00015％、O≤0.0020％、Ti/N：3.42～5.71，余量為鐵和不可避免的雜質；CEIIW控制在0.355％～0.385％，CEPcm控制在0.155％～0.175％，其中，CEIIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15；CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。鋼板最終微觀組織為多邊形鐵素體+貝氏體的復合組織，平均晶粒尺寸不超過13μm，其中，多邊形鐵素體體積百分比在8％～45％。本專利技術成分設計理由如下：C是鋼中最基本、最有效的強化元素，能夠形成間隙固溶體，還可以與合金元素作用形成碳化物，提高強度，影響鋼中微觀組織的構成，因此，碳含量不宜過低；但是，碳含量的增加對材料韌性不利，所以，碳含量也不能過高，本專利技術認為碳控制在0.045％～0.070％較為適宜。Si有固溶強化作用，增大淬透性，對提高抗拉強度和厚規格鋼板的冷卻均勻性有益；同時，Si能夠縮小奧氏體相區，便于有效控制組織中鐵素體比例；但其含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，易引起冷脆，其適宜范圍是0.26％～0.39％。Mn可以增加奧氏體穩定性；具有固溶強化作用，對提高淬透性也有利，但是，錳含量過高會降低多邊形鐵素體形成溫度且易誘發偏析，不利于焊接，本專利技術認為將錳含量控制在1.35％～1.55％較為適宜。Nb有明顯的固溶強化作用，以碳氮化物形式析出時能夠阻礙晶粒長大，細化晶粒，同時，釘扎位錯起到強化作用。但是，鈮需要配合碳含量添加，鈮含量過高會惡化焊接性能，促進焊接裂紋生成；也會使生產成本明顯增加，本專利技術認為將鈮含量控制在0.01％～0.03％較為適宜。Ti可起到析出強化和固氮效果，易形成碳氮化物且熔點高，Ti/N≥3.42能夠保證氮化鈦析出，有效減少和控制游離氮元素量；本專利技術認為將鈦含量控制在0.011％～0.019％較為適宜。Cr有很強的固溶強化作用，可以彌補Mo、Ni、V等元素減少帶來的強度損失，同時，能提高奧氏體穩定性和淬透性，對提高厚規格鋼板強度和改善厚度方向組織均勻性發揮良好作用，另外，Cr含量達到0.18％以上時可以改善鋼的耐腐蝕性；還有，Cr能夠使A3、A1溫度升高，有利于鐵素體比例的控制；但Cr含量過高對焊接性不利、塑性也有惡化趨勢，所以，Cr含量控制在0.18％～0.28％為宜。Ni可以起到提高強度和改善塑性韌性的作用，防止Cu脆；Ni可以延遲珠光體轉變，促進中溫轉變組織形成，降低厚規格鋼板冷速限制；但鎳價格較高，因此，將其含量控制0.10％以內為宜。Cu可以起到固溶強化作用，可以提高淬透性；但銅含量過高會使韌性惡化，因此，將其含量控制在0.14％以下為宜。Al有效的脫氧元素，鋁含量過高會使鋼中的夾雜物增加，焊接性能惡化，因此，酸溶鋁的含量控制在0.020％～0.045％為宜。本專利技術的CEIIW控制在0.355％～0.385％，CEPcm控制在0.155％～0.175％，既可以保證鋼板的強韌性，又能使鋼板具有適宜的可焊性。一種耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板的生產方法，包括鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、連鑄、連鑄坯再加熱、軋制、弛豫、冷卻，(1)鋼水爐外精煉后、連鑄前吹氬鎮靜時間不少于10min本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板，其特征在于，該鋼板的成分按重量百分比計如下：C：0.045％～0.070％、Si：0.26％～0.39％、Mn：1.35％～1.55％、Nb：0.01％～0.03％、Ti：0.011％～0.019％、Cr：0.18％～0.28％、Ni：0～0.10％、Cu：0～0.14％、(Cr+Ni+Cu)：0.25％～0.44％、Als：0.020％～0.045％、N：0.0020％～0.0045％、P≤0.010％、S≤0.001％、H≤0.00015％、O≤0.0020％、Ti/N：3.42～5.71，余量為鐵和不可避免的雜質；CEIIW控制在0.355％～0.385％，CEPcm控制在0.155％～0.175％，其中，CEIIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15；CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
【技術特征摘要】
1.一種耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板，其特征在于，該鋼板的成分按重量百分比計如下：C：0.045％～0.070％、Si：0.26％～0.39％、Mn：1.35％～1.55％、Nb：0.01％～0.03％、Ti：0.011％～0.019％、Cr：0.18％～0.28％、Ni：0～0.10％、Cu：0～0.14％、(Cr+Ni+Cu)：0.25％～0.44％、Als：0.020％～0.045％、N：0.0020％～0.0045％、P≤0.010％、S≤0.001％、H≤0.00015％、O≤0.0020％、Ti/N：3.42～5.71，余量為鐵和不可避免的雜質；CEIIW控制在0.355％～0.385％，CEPcm控制在0.155％～0.175％，其中，CEIIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15；CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。2.根據權利要求1所述耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板，其特征在于，所述鋼板厚度≥28mm，鋼板最終微觀組織為多邊形鐵素體+貝氏體的復合組織，平均晶粒尺寸不超過13μm，其中，多邊形鐵素體體積百分比在8％～45％。3.一種權利要求1或2所述的耐寒管線用高韌性低屈強比熱軋厚板的生產方法，包括鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、鑄坯再加熱、連鑄、軋制、弛豫、冷卻，其特征在于：(1)鋼...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張帥，任毅，王爽，劉文月，高紅，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21
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