專利名稱：超高強(qiáng)度x100管線鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管線鋼及其生產(chǎn)工藝，特別涉及一種超高強(qiáng)度XlOO管線鋼及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
管道輸送已經(jīng)成為當(dāng)今世界公認(rèn)最經(jīng)濟(jì)、最安全的石油、天然氣運(yùn)輸方式。隨著人類對能源的需求日益增長，管道鋪設(shè)量也在迅速增加，目前全世界輸送管道總長度已經(jīng)超過了 200萬公里，而我國也已鋪設(shè)了 2萬多公里的油氣管道。預(yù)計(jì)在未來十年內(nèi)我國還將建設(shè)長輸管線總長度達(dá)到10 20萬公里的油氣管道。隨著管道鋪設(shè)長度的增加和輸送壓力的提高，對管道用鋼的等級要求越來越高，而XlOO管線鋼在材料節(jié)約、減少施工量、降低成本和提高輸送壓力等方面上的優(yōu)勢，可使長距離油氣管線成本節(jié)約5 12%，巨大的經(jīng)濟(jì)效益使之越來越受人們關(guān)注。在美國、日本和歐洲的一些專利中(美國專利US20030217795、日本專利 JP2003306749A、歐洲專利EP13M973和EP1020539)，都涉及了 XlOO管線鋼的主要組分和制造方法，但都采用了 Mg、Al氧化物或氮化物冶金等難度大的復(fù)雜技術(shù)，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了很大的難度和增加了生產(chǎn)成本。公開號為CN100398684C的發(fā)明專利中盡管在鋼的成分設(shè)計(jì)上舍棄了美國、日本和歐洲相關(guān)專利中采用Mg、Al氧化物或氮化物冶金的復(fù)雜技術(shù)，但在控制軋制技術(shù)方面，較低的奧氏體非再結(jié)晶區(qū)開始軋制溫度(800 900°C)使得低溫區(qū)的軋制溫度較低，再加上XlOO管線鋼本身有很高的強(qiáng)度，因此，這種生產(chǎn)工藝給軋制力較弱的生產(chǎn)線帶來了很大的挑戰(zhàn)。公開號CN101407894的發(fā)明專利雖然克服了寶鋼前述相關(guān)專利中關(guān)于奧氏體非再結(jié)晶區(qū)開始軋制溫度較低的問題，但又出現(xiàn)了奧氏體再結(jié)晶區(qū)終止軋制溫度較高(1000 1080°C )的新問題，由于較高的溫度易于使發(fā)生再結(jié)晶的晶粒迅速長大和粗化，這將不利于XlOO管線鋼綜合性能的提高。因此，目前急需發(fā)展出一種既具有超高強(qiáng)度，且生產(chǎn)工藝又比較經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定和安全的XlOO管線鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種超高強(qiáng)度XlOO管線鋼及其生產(chǎn)方法，從而解決現(xiàn)有 XlOO管線鋼成分比較復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、制造技術(shù)難度大及其沖擊韌性和焊接性能稍差的問題。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案—種超高強(qiáng)度XlOO管線鋼，其特征在于，它包括按重量百分比計(jì)的如下組分C 0. 02 0. 08%, Si 彡 0. 6%, Mn 1. 50 2. 50%, S 彡 0. 003%, P 彡 0. 015%, Nb 0. 04 0. 10%, V 彡 0. 10%, Ti 0. 005 0. 03%, Alt 彡 0. 06%, N 彡 0. 01%、0 彡 0. 006%, Mo 0. 20 0. 60%,Cu 彡 0. 50%,Ni 0. 1 1. 0%,Cr 0. 1 1. 0%,Ca 彡 0. 01% 以及鐵和不
可避免的雜質(zhì)元素。
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如上所述的超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于，該工藝包括熱軋板生產(chǎn)工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；其中，在熱軋板生產(chǎn)工序中，是取具有與所述超高強(qiáng)度XlOO管線鋼具有相同組分的板坯加熱至1100 1250 0C ；在控制軋制工序中，分別控制奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制的終止溫度為900 1050°C， 奧氏體非再結(jié)晶區(qū)軋制的開始溫度為850 950°C以及終止軋制溫度為750 880°C ；控制冷卻工序中，控制終止冷卻溫度為250 550°C，冷卻速度為5 30°C /s。采用本發(fā)明涉及的成分及相關(guān)的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的顯微組織主要是貝氏體鐵素體和少量的第二相組織，各相組織比例適當(dāng)，產(chǎn)品的綜合性能優(yōu)良，例如，其具有優(yōu)異的低溫沖擊韌性，在_40°C時的夏比沖擊功約為200J。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于舍棄了現(xiàn)有技術(shù)中采用Mg、Al氧化物或氮化物冶金等難度大的復(fù)雜技術(shù)，同時采用了比較適中的奧氏體再結(jié)晶區(qū)終止軋制溫度和奧氏體非再結(jié)晶區(qū)開始軋制溫度，從而生產(chǎn)出具有優(yōu)異綜合性能的超高強(qiáng)度XlOO管線鋼，既提高了生產(chǎn)效率和節(jié)約了成本，同時還提高了生產(chǎn)的安全性。


圖1為實(shí)施例1中超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的顯微組織照片；圖2為實(shí)施例3中超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的顯微組織照片；圖3為實(shí)施例1中超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線；圖4為實(shí)施例3中超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及若干較佳實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt% ) :C 0.02 0.06%，Si彡0.3%， Mn 1. 50 1. 90%，S 彡 0. 003%，P 彡 0. 015%，Nb 0. 04 0. 06%，V 彡 0. 06%，Ti 0. 005 0. 02%, Alt ^ 0. 06%, N ^ 0. 01%, 0 ^ 0. 006%, Mo 0. 20 0. 40%，Ni 0.1 0.3%，Cr 0. 1 0. 3%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的生產(chǎn)工藝包括熱軋板生產(chǎn)工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；在熱軋板生產(chǎn)過程中，板坯加熱溫度1100 1170°C ；控制軋制過程中，奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制的終止溫度900 970°C，奧氏體非再結(jié)晶區(qū)控制軋制的開始溫度850 880°C，終止軋制溫度750 830°C ；控制冷卻過程中，終止冷卻溫度250 550°C，冷卻速度5 30°C /s。實(shí)施例2該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt=C 0.065 0.08%，Si彡0.6%， Mn 1. 95 2. 50 %，S ^ 0. 003 %, P ^ 0. 015 %, Nb 0. 065 0. 1 %，V 彡 0. 10 %，Ti
0.025 0. 03%，Alt < 0. 06%，N < 0. 01%，0 < 0. 006%，Mo 0. 45 0. 60%，Ni 0. 35
1.0%,Cr 0. 35 1. 0%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的生產(chǎn)工藝同實(shí)施例1。實(shí)施例3該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt% ) :C 0.02 0.06%，Si彡0.3%， Mn 1. 50 1. 90%，S 彡 0. 003%，P 彡 0. 015%，Nb 0. 04 0. 06%，V 彡 0. 06%，Ti 0. 005 0. 02%, Alt ^ 0. 06%, N ^ 0. 01%, 0 ^ 0. 006%, Mo 0. 20 0. 40%，Ni 0.1 0.3%，Cr 0. 1 0. 3%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的生產(chǎn)工藝包括熱軋板生產(chǎn)工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；在熱軋板生產(chǎn)過程中，板坯加熱溫度1180 1250°C ；控制軋制過程中，奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制的終止溫度980 1050°C，奧氏體非再結(jié)晶區(qū)控制軋制的開始溫度880 950°C，終止軋制溫度830 880°C ；控制冷卻過程中，終止冷卻溫度250 550°C，冷卻速度5 30°C /s。實(shí)施例4該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼由以下組分組成(wt=C 0.065 0.08%，Si彡0.6%， Mn 1. 95 2. 50%，S 彡 0. 003%，P 彡 0. 015%，Nb 0. 065 0. 1 %，V 彡 0. 10%，Ti 0. 025 0. 03%, Alt 彡 0. 06%, N ^ 0. 01%, 0^ 0. 006%, Mo 0. 45 0. 60%, Ni 0. 35 1. 0%， Cr 0. 35 1. 0%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的生產(chǎn)工藝同實(shí)施例3。以上實(shí)施例1-3所涉及的XlOO管線鋼的各項(xiàng)力學(xué)性能如表1所示，實(shí)施例1、3所涉及超高強(qiáng)XlOO管線鋼的顯微組織及應(yīng)力應(yīng)變參閱圖1-4所示。表1本發(fā)明實(shí)施例1-4涉及的超高強(qiáng)XlOO管線鋼力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種超高強(qiáng)度XlOO管線鋼，其特征在于，它包括按重量百分比計(jì)的如下組分c 0. 02 0. 08%、Si 彡 0. 6%、Mn 1. 50 2. 50%、S 彡 0. 003%、P 彡 0. 015%、Nb 0. 04 0. 10%, V 彡 0. 10%, Ti 0. 005 0. 03%, Alt 彡 0. 06%, N 彡 0. 01%、0 彡 0. 006%, Mo 0. 20 0. 60%,Cu 彡 0. 50%,Ni 0. 1 1. 0%,Cr 0. 1 1. 0%,Ca 彡 0. 01% 以及鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度XlOO管線鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于，該工藝包括熱軋板生產(chǎn)工序、控制軋制工序和控制冷卻工序；其中，在熱軋板生產(chǎn)工序中，是取具有與所述超高強(qiáng)度XlOO管線鋼具有相同組分的板坯加熱至1100 1250 0C ；在控制軋制工序中，分別控制奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制的終止溫度為900 1050°C，奧氏體非再結(jié)晶區(qū)軋制的開始溫度為850 950°C以及終止軋制溫度為750 880°C ； 控制冷卻工序中，控制終止冷卻溫度為250 550°C，冷卻速度為5 30°C /s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度X100管線鋼及其生產(chǎn)方法。該管線鋼包括按重量百分比計(jì)的如下組分C 0.02～0.08％、Si≤0.6％、Mn 1.50～2.50％、S≤0.003％、P≤0.015％、Nb 0.04～0.10％、V≤0.10％、Ti 0.005～0.03％、Alt≤0.06％、N≤0.01％、O≤0.006％、Mo 0.20～0.60％、Cu≤0.50％、Ni 0.1～1.0％、Cr 0.1～1.0％、Ca≤0.01％以及鐵和不可避免的雜質(zhì)元素；其生產(chǎn)工藝包括熱軋板生產(chǎn)、控制軋制和控制冷卻等工序。本發(fā)明采用了適宜的奧氏體再結(jié)晶區(qū)終止軋制溫度和奧氏體非再結(jié)晶區(qū)開始軋制溫度，從而生產(chǎn)出具有優(yōu)異綜合性能的超高強(qiáng)度X100管線鋼，并可提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性，并節(jié)約成本。
文檔編號C22C38/58GK102162072SQ20111006224
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者華燕平, 曲錦波, 楊漢, 王煒, 趙文貴, 鎮(zhèn)凡 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司