大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法，其由下述重量百分比的組分組成：C0.08%～0.15%，Si0.20%～0.30%，Mn1.50%～1.90%，P≤0.020%，S≤0.003%，Nb0.035%～0.060%，Al0.020%～0.050%，Ti0.010%～0.020%，V0.025%～0.055%，Ni0.30%～0.60%，Cr0.20%～0.35%，Mo0.25%～0.50%，Cu0.12%～0.35%，余量為Fe和不可避免的雜質。本鋼板采用價格低廉的碳、錳固溶強化，通過調整優(yōu)化鋼板中其它合金元素配比，能在低貴重合金使用量條件下確保鋼板力學性能良好，使管件三通用鋼板具有良好的組織和綜合性能。本鋼板生產(chǎn)方法采用兩階段軋制工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均的問題，使管件鋼板低溫韌性有相當大的富裕量，具有優(yōu)良的綜合性能。
【專利說明】大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低碳微合金鋼板，尤其是一種大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展帶來了對以石油和天然氣為主要能源需求的高速增長，巨大的石油和天然氣等能源缺口只能通過從境外輸入或在境內(nèi)尋找新的資源和提高石油開采技術，因此需要大量的高附加值、高級別石油天然氣輸送用管。近年來，通過西氣東輸一線、二線的建設，我國在大口徑、高壓力、高鋼級管道技術方面在世界范圍內(nèi)實現(xiàn)了從追趕到引領。根據(jù)中石油“十二 五”規(guī)劃，將建設多條大輸量天然氣干線管道，管線的設計輸量都在300億立方米/年及以上，為了進一步提高輸送效率，降低管道建設成本，保障管道安全運行，中石油提出了以X90/X100為技術特點的第三代管道技術課題，并將在未來的西四線、西五線或陜四線中推廣應用。第三代管道技術要求板材具有良好的力學性能，在世界范圍內(nèi)沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可循，攻關難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種力學性能好的大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板；本發(fā)明還提供了一種大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板的生產(chǎn)方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明由下述重量百分比的組分組成:C 0.08%~0.15%，
Si0.20% ~0.30%, Mn 1.50% ~1.90%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.003%, Nb 0.035% ~0.060%,Al 0.020% ~0.050%, Ti 0.010% ~0.020%, V 0.025% ~0.055%, Ni 0.30% ~0.60%, Cr
0.20%~0.35%, Mo 0.25%~0.50%, Cu 0.12%~0.35%，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0005]本發(fā)明所述鋼板厚度為52mm。
[0006]本發(fā)明鋼板采用的化學成分設計，碳、錳固溶強化；加入少量的Nb、V、T1、N1、Cr、Mo、Cu細化晶粒，其碳氮化物起到彌散強化作用；通過后續(xù)合理控軋控冷工藝，鋼板具有良好的力學性能。其中，各組分及含量在本發(fā)明中的作用是:
C:0.08%~0.15%，碳對鋼的屈服強度、抗拉強度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響；碳通過間隙固溶能顯著提高管件三通鋼板強度，但碳含量過高，又會影響鋼的焊接性能及韌性。
[0007]S1:0.20%~0.30%,在煉鋼過程中作為還原劑和脫氧劑，同時Si也能起到固溶強化作用，但硅含量過高時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。
[0008]Mn:1.50%~1.90%，適量廉價合金Mn能增加鋼的韌性、強度和硬度，提高鋼的淬透性。
[0009]P≤0.020%、S ( 0.003%:在一般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性；通過控較低的P、S含量顯著提高管件三通用鋼板的性能。
[0010]Al:0.020%~0.050%，鋁是鋼中常用的脫氧劑；鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性；鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0011]Nb:0.035%~0.060%，鈮的加入是為了促進鋼軋制顯微組織的晶粒細化，可同時提高強度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結晶，有效的細化顯微組織，并通過析出來強化基體；鈮可降低鋼的過熱敏感性及回火脆性；焊接過程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細小的熱影響區(qū)組織，改善焊接性能。
[0012]T1:0.010%~0.020%，鈦是良好的脫氧劑；鋼中加Ti可與C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，這些化合物具有好的晶粒細化效果。
[0013]本發(fā)明方法的工藝步驟為:(1)冶煉工序:將上述組分的鋼水先經(jīng)電爐冶煉，然后送入LF精煉爐精煉，當鋼水溫度達到或超過1550時轉入VD爐真空脫氣處理；
(2)連鑄工序:采用300mm厚度連鑄坯生產(chǎn)；
(3)加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1220°C~1240°C，均熱溫度1180°C~1210°C，保溫時間系數(shù)為10min/cm ；
(4)軋制工序:采用再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段開軋溫度為1000°C~1100°C，此階段單道次壓下量為10%~20%，累計壓下率為30%~50% ;第二階段開軋溫度為850°C~880°C，累計壓下率為30~50% ;軋后入水溫度為810°C~830°C，返紅溫度為550°C~650°C，得到所述的鋼板粗品。 [0014]本發(fā)明方法優(yōu)選步驟(1)冶煉工序中，精煉時喂入鋁線，真空脫氣處理前加ACaSi塊；真空脫氣處理的真空度≤66.6Pa，真空保持時間≤20min ;當鋼水溫度達為1560±10°C時轉入VD爐真空脫氣處理。
[0015]本發(fā)明方法優(yōu)選步驟(2)連鑄工序中，連鑄拉速0.7m/min~0.9m/min,連鑄溫度為 1535°C ~1545°C。
[0016]本發(fā)明方法優(yōu)選步驟(4)軋制工序中，第一階段軋制的終軋溫度為920°C~970°C;第二階段軋制的終軋溫度為820°C~850°C。
[0017]本發(fā)明方法所述步驟(4)軋制工序中的鋼板粗品，經(jīng)軋后水冷工序，即可得到鋼板成品。
[0018]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明鋼板采用價格低廉的碳、錳固溶強化，通過調整優(yōu)化鋼板中其它合金元素配比，能在低貴重合金使用量條件下確保鋼板力學性能良好，使管件三通用鋼板具有良好的組織和綜合性能。本發(fā)明方法采用兩階段軋制工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均的問題，使管件鋼板低溫韌性有相當大的富裕量，具有優(yōu)良的綜合性能。
[0019]本發(fā)明鋼板中P≤0.020%、S≤0.003%，鋼質更加純凈；本發(fā)明鋼板中貴重合金含量較低，價格低廉；本發(fā)明鋼板的屈服強度介于690MPa~840MPa之間，抗拉強度介于760MPa~990MPa之間，-30°C沖擊功> 100J，屈強比< 0.95，具有良好的力學性能；本發(fā)明的鋼板組織為鐵素體、貝氏體組織，具有低的碳當量和低的焊接裂紋敏感系數(shù)，低溫沖擊韌性高、強度高、屈強比適中及延伸率好的特點，可廣泛用于油氣輸送管道建設，應用前景廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0021]圖1是本發(fā)明板厚1/4金相圖；
圖2是本發(fā)明板厚1/2金相圖。
【具體實施方式】
[0022]本大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法下述實施例1~7的鋼坯成分見表1，表1中余量為Fe和不可避免的不純物。
[0023]表1:實施例1~7的鋼坯成分(wt%)
【權利要求】
1.一種大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板，其特征在于，其由下述重量百分比的組分組成:C 0.08% ~0.15%, Si 0.20% ~0.30%, Mn 1.50% ~1.90%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.003%,Nb 0.035% ~0.060%,Al 0.020% ~0.050%,Ti 0.010% ~0.020%,V 0.025% ~0.055%, Ni0.30% ~0.60%, Cr 0.20% ~0.35%, Mo 0.25% ~0.50%, Cu 0.12% ~0.35%,余量為 Fe 和不可避免的雜質。
2.根據(jù)權利要求1所述的大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板，其特征在于:所述鋼板厚度為52_。
3.—種大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，其工藝步驟為: (1)冶煉工序:將鋼水先經(jīng)電爐冶煉，然后送入LF精煉爐精煉，當鋼水溫度達到或超過1550時轉入VD爐真空脫氣處理； 所述鋼水組分的重量百分比為:C 0.08%~0.15%, Si 0.20%~0.30%, Mn 1.50%~1.90%, P ( 0.020%，S ≤ 0.003%, Nb 0.035% ~0.060%, Al 0.020% ~0.050%, Ti 0.010% ~0.020%, V 0.025% ~0.055%, Ni 0.30% ~0.60%, Cr 0.20% ~0.35%, Mo 0.25% ~0.50%,Cu 0.12%~0.35%，余量為Fe和不可避免的雜質； (2)連鑄工序:采用300mm厚度連鑄坯生產(chǎn)； (3)加熱工序:鋼坯加熱溫度最高1220°C~1240°C，均熱溫度1180°C~1210°C，保溫時間系數(shù)為10min/cm ； (4)軋制工序:采用再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)兩階段軋制工藝進行軋制，第一階段開軋溫度為1000°C~1100°C，此階段單道次壓下量為10%~20%，累計壓下率為30%~50% ;第二階段開軋溫度為850°C~880°C，累計壓下率為30~50% ;軋后入水溫度為810°C~830°C，返紅溫度為550°C~650°C，得到所述的鋼板粗品。
4.根據(jù)權利要求3所述的大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(1)冶煉工序中，精煉時喂入鋁線，真空脫氣處理前加入CaSi塊；真空脫氣處理的真空度≤66.6Pa，真空保持時間≤20min ;當鋼水溫度達為1560± 10°C時轉入VD爐真空脫氣處理。
5.根據(jù)權利要求3所述的大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(2)連鑄工序中，連鑄拉速0.7m/min~0.9m/min，連鑄溫度為1535°C~1545°C。
6.根據(jù)權利要求3所述的大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(4)軋制工序中，第一階段軋制的終軋溫度為920°C~970°C ;第二階段軋制的終軋溫度為820°C~850°C。
7.根據(jù)權利要求3- 6任意一項所述的大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(4)軋制工序中的鋼板粗品，經(jīng)軋后水冷工序，即可得到鋼板成品。
【文檔編號】C22C38/50GK103966526SQ201410132655
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張志軍 申請人:舞陽鋼鐵有限責任公司