專利名稱：一種抗酸性低錳x70管線鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著世界能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，天然氣的需求量日益增加。高壓輸氣管線用鋼不僅對管線鋼的強度和韌性提出了更高的要求，在輸送含有硫化氫(H2S)酸性介質(zhì)的天然氣，為防止硫化氫對管線引起的破壞，還要求管線鋼具有抗氫致裂紋(Hydrogen Induced Crack,簡寫HIC)性能。氫致裂紋是指金屬材料處在含有H2S的介質(zhì)環(huán)境中，由于電化學(xué)腐蝕過程中敗給析出的氫進(jìn)入材料內(nèi)部，氫原子聚集成氫分子時產(chǎn)生一定的壓力。當(dāng)氫聚集到由 沿軋制方向延伸的MnS夾雜與基體的界面處，很容易產(chǎn)生裂紋，這些裂紋的形成與擴(kuò)展最終導(dǎo)致管線鋼發(fā)生破壞性斷裂。為提高管線鋼的抗HIC性能，通常采取以下措施1)提高鋼的純凈度，如降低硫含量。管線鋼中的硫和錳容易形成硫化錳(MnS)，而MnS夾雜是管線鋼中HIC最容易形核的地方。減少硫含量可減少硫化錳的數(shù)量，從而提高抗HIC性能。2)降低鑄坯的偏析；3)減少夾雜物的數(shù)量，進(jìn)行鈣處理改變硫化物的形狀等；4)采用控制軋制和控制冷卻工藝，得到細(xì)小、均勻的最終組織。為保證抗HIC性能，目前對在酸性環(huán)境下服役的X70等高強高韌性管線鋼，要求其硫含量控制在O. 003%以下。如公開號為CN 1626688A(申請日20031212)所公開的專利“一種提高現(xiàn)有針狀鐵素體管線鋼抗硫化氫的方法”，其中涉及的在酸性環(huán)境服役X70管線鋼的硫含量為O. 0007%。公開號為CN 1914341A(申請日20040617)所公開的專利“抗HIC性優(yōu)良的管線鋼及用該鋼材制造的管線管”，其中涉及的在酸性環(huán)境服役管線鋼的硫含量為< O. 004%, Mn含量為 O. 5 I. 80%，可加入 O. 01 0.3%的￥、0· 0001 O. 001% 的 B 和 O. 003 O. 1%的Nb中的一種。其實際實施例中X70級的Mn含量為I. 28 I. 45%。較低的硫含量在保證了在酸性環(huán)境服役的X70管線鋼抗HIC性能，但其冶煉成本較高。近幾年一種抗酸性低猛X70管線鋼開發(fā)出來,如報道“Thermomechanical processingof pipeline steels with a reduced Mn content”，ISIJ International, 2009, Vol.49 284-292。該報道中，低錳X70管線鋼的Mn含量為0. 29%, S含量為0. 0060%，添加0. 55%的Cr和0. 0013%的B。由于通常X70管線鋼要求不得有意添加B，因此加B的X70管線鋼的實用性不高。原有的抗酸性X70管線鋼技術(shù)存在如下問題I) S含量要求較低，煉鋼時精煉成本較高；2)部分管線鋼添加了一般要求不得隨意添加的B。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有X70管線鋼存在的問題，本發(fā)明采用一種低Mn、添加適當(dāng)Ni、Mo，但不含B的的合金設(shè)計，并通過控制加熱溫度、精軋壓下量、軋后冷卻速度等TMCP工藝來生產(chǎn)一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，其化學(xué)成分組成為(質(zhì)量百分比)如下C :O. 05% O. 07%, Si :0. 10% O. 25%, Mn :1. 05% I. 25% ；P :0% O. 019% ；S :0% O. 006% ；Nb 0. 06% O. 09% ；Ti :0. 010% O. 020% ；Mo :0. 20% O. 30% ；Ni :0. 05% O. 30% ；Cu 0. 05% O. 30% ；AlS0Ul :0. 015% O. 040%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。按上述設(shè)計成分的一種抗酸性低錳X70管線鋼采取下列生產(chǎn)方法，生產(chǎn)工藝由以下步驟組成鑄坯一再加熱一粗軋一待溫一精軋一加速冷卻一空冷，特點在于I)再加熱時采用較低的出爐溫度，其范圍為1110 1150°C ；2)粗軋總的壓下量為50% 60% ； 3)精軋總的壓下量大于80%，精軋最后一道次的壓下量為5% 35%，精軋溫度范圍為980 850°C ；4)熱軋后5s內(nèi)進(jìn)入水冷區(qū)冷卻，并以15 25°C/s冷卻速度冷卻至420 500°C。本發(fā)明的基本思路如下采用低錳并適當(dāng)添加Mo、Ni、Cu的合金設(shè)計，通過優(yōu)化控制TMCP工藝，生產(chǎn)具有良好的組織均勻性的X70管線鋼。本發(fā)明的依據(jù)是在Mn較高的X70管線鋼中，Mn起著固溶強化和細(xì)晶強化的作用。在低錳X70管線鋼中，Mn含量降低引起的的固溶強化和細(xì)晶強化對強度貢獻(xiàn)的降低，可以通過以下措施來彌補①低溫加熱再加熱溫度定位1120 1150°C，以此控制再加熱過程中的奧氏體晶粒尺寸；②增加精軋變形量，并在軋后立即快冷至較低的溫度。隨著鋼中Mn含量降低，鋼中C和N的活度降低，這樣Nb (C，N)的溶度積降低，Nb (C，N)的析出增多，對熱軋過程中再結(jié)晶的阻礙也增加，因此未再結(jié)晶溫度Tnr升高，這樣就可以增加精軋的“窗口溫度”，因此可以增加精軋變形量。隨著精軋變形量的增加，變形奧氏體內(nèi)單位體積內(nèi)的有效形核面積Sv增加，這可使相變時鐵素體的形核率增加；與此同時，錳含量的降低可以使Ar3溫度升高，因此精軋的溫度范圍要高于較高錳含量的X70鋼，有利于精軋實施較大的變形量和板型控制。為避免較高的精軋溫度對相變后組織和性能的影響，軋后立即快冷至較低溫度，使鐵素體形核后的長大變慢，因此細(xì)化了軋后得到占85%左右的針狀鐵素體組織。本發(fā)明的優(yōu)點及效果在于，I)低錳的合金設(shè)計，硫含量的上限放寬到< O. 0060%。減少了煉鋼時的精煉成本。2)采用不添加B的合金設(shè)計，實用性強。3)通過工藝控制(增加精軋總變形量及軋后快冷等)，獲得了細(xì)小、均勻的組織，保證了最終優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方式
如下本發(fā)明其化學(xué)成分組成為(質(zhì)量百分比)如下C:0.05% 0.07%，Si :0. 10%
O.25%, Mn 1. 05% I. 25% ；P :0% O. 019% ；S :0% O. 006% ；Nb :0. 06% O. 09% ；Ti 0. 010% O. 020% ；Mo :0. 20% O. 30% ；Ni :0. 05% O. 30% ；Cu :0. 05% O. 30% ；
Alsoul :0. 015% O. 040%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
按上述設(shè)計成分的一種抗酸性低錳X70管線鋼采取下列生產(chǎn)方法，生產(chǎn)工藝由以下步驟組成鑄坯一再加熱一粗軋一待溫一精軋一加速冷卻一空冷，特點在于I)再加熱時采用較低的出爐溫度，其范圍為1110 1150°C ；2)粗乳總的壓下量為50% 60% ；3)精乳總的壓下量大于80%，精乳最后一道次的壓下量為5% 35%，精乳溫度范圍為980 850DC ；4)熱乳后5s內(nèi)進(jìn)入水冷區(qū)冷卻，并以15 25°C /s冷卻速度冷卻至420 500°C。
該成分與對比例1、2和3的成分比較見表I。表I本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的成分對比(wt% )
權(quán)利要求
1.一種抗酸性低錳X70管線鋼，其特征在于，化學(xué)成分組成按質(zhì)量百分比C :0. 05% O.07%, Si :0. 10% O. 25%, Mn :1. 05% I. 25% ；P :0% O. 019% ；S :0% O. 006% ；Nb :0. 06% O. 09% ；Ti :0. 010% O. 020% ；Mo :0. 20% O. 30% ；Ni :0. 05% O. 30% ；Cu :0. 05% O. 30% ；AlS0Ul 0. 015%— O. 040%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種抗酸性低錳X70管線鋼的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)工藝由以下步驟組成鑄還一再加熱一粗軋一待溫一精軋一加速冷卻一空冷，其特征在于 1)再加熱時采用較低的出爐溫度，其范圍為1110 1150°C； 2)粗軋總的壓下量為50% 60%; 3)精軋總的壓下量大于80%，精軋最后一道次的壓下量為5% 35 %，精軋溫度范圍為 980 850 °C ； 4)熱軋后5s內(nèi)進(jìn)入水冷區(qū)冷卻，并以15 25°C/s冷卻速度冷卻至420 500°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種抗酸性低錳X70管線鋼及其生產(chǎn)方法，化學(xué)成分組成為C0.05％～0.07％，Si0.10％～0.25％，Mn1.05％～1.25％；P0％～0.019％；S0％～0.006％；Nb0.06％～0.09％；Ti0.010％～0.020％；Mo0.20％～0.30％；Ni0.05％～0.30％；Cu0.05％～0.30％；Alsoul0.015％～0.040％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)工藝鑄坯→再加熱→粗軋→待溫→精軋機→加速冷卻→空冷，再加熱1110～1150℃；粗軋總的壓下量為50％～60％；精軋總的壓下量大于80％，精軋最后一道次的壓下量為5％～35％，精軋980～850℃；熱軋后5s內(nèi)進(jìn)入水冷區(qū)冷卻，冷卻速度15～25℃/s冷卻至420～500℃。本發(fā)明特點是低錳、不添加B，降低煉鋼精煉成本，通過工藝控制獲得了細(xì)小、均勻的組織，保證了最終優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。
文檔編號C22C38/16GK102851590SQ20111017985
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者沙慶云, 李大航 申請人:鞍鋼股份有限公司