專(zhuān)利名稱(chēng)：一種油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低碳微合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
管件是管道中起到改變方向、加固強(qiáng)化等作用的重要結(jié)構(gòu)件，主要包括三通、彎管和封頭等，在長(zhǎng)輸管道建設(shè)中需要大量的管件產(chǎn)品。隨著管道輸送向著高壓大口徑發(fā)展，對(duì)管件強(qiáng)度、韌性、焊接性等要求不斷提高，也對(duì)管件用鋼的綜合質(zhì)量提出了更高的要求。目前，油氣管件制作一般需要經(jīng)歷熱處理成型，因此，要求管件用鋼經(jīng)熱處理后必須具有良好的綜合性能?！そ陙?lái)，油氣管道項(xiàng)目不斷向海底、高寒凍土帶、地震帶等環(huán)境惡劣地區(qū)發(fā)展，這些地區(qū)地殼活動(dòng)較頻繁，管線(xiàn)服役溫度低，易發(fā)生較大幅度的塑性變形，因此，在該類(lèi)地方應(yīng)用的管線(xiàn)要求基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)，具有良好的抗塑變能力。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)管件鋼的研究多集中在基于應(yīng)力設(shè)定的管件上，例如，CN102127697A的專(zhuān)利，介紹了一種X70級(jí)彎管和管件，其成分為(重量百分比)C :0. 09 O. 15%, Mn 1. 25% I. 75%, Si 0. 2% O. 4%, P ( O. 010%、S 彡 O. 005%、Ca 0. 002% O. 004%、N 彡 O. 008%、Al 0. 01% O. 04%,或添加 Nb 0. 03 % O. 10 %、Ti 0. 02% O. 06%, Cr 0. 15% O. 50%、Mo 0. 15% O. 45%、Ni 0. 15% I. 0%,從其所列的實(shí)施例看，其所制管件強(qiáng)度雖然滿(mǎn)足X70級(jí)，但屈強(qiáng)比均不低于O. 89，成分中(Mo+Cr+Ni)彡O. 50%，該類(lèi)管件的抗應(yīng)變能力不足，而且，成分中貴重合金元素的加入量大，生產(chǎn)成本高；專(zhuān)利W02011150687(A1) ,CN102021499A 也存在類(lèi)似情況?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)抗應(yīng)變管線(xiàn)鋼的研究主要是干線(xiàn)管用鋼，該類(lèi)鋼板制管過(guò)程中不經(jīng)歷熱處理，僅保證鋼板軋態(tài)性能滿(mǎn)足抗應(yīng)變要求，不適宜制作管件。例如，專(zhuān)利CN101545079A提供了一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比X80熱軋鋼板，所述鋼板僅保證熱軋態(tài)性能，且屈強(qiáng)比在O. 80 O. 86之間。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件鋼的研究尚有不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比X70或X80級(jí)管件用鋼及其生產(chǎn)方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明所述經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件鋼的化學(xué)成分重量百分比為C :0. 09%
O.16%, Si :0. 20% O. 40%、Mn :1. 00% I. 39%、Nb :0. 01% O. 04%、Ti :0. 005%
O.018%,V 0. 01% O. 04%,Als 0. 008% O. 035%, (Nb+V+Ti) ( O. 09%、Mo :0 O. 20%、Ni 0 O. 30%,Cu 0 O. 30%,Cr 0 O. 25%、(Mo+Ni+Cu+Cr)彡 O. 40%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
所述經(jīng)濟(jì)型管件鋼的CEnw控制在O. 34% O. 40%,其中CEIIW=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /15+(Ni+Cu)/5 ο本發(fā)明成分設(shè)計(jì)理由
C是保證強(qiáng)度最為有效的元素，可以提高淬透性，起到固溶強(qiáng)化和碳化物析出強(qiáng)化作用，因此，碳含量不宜過(guò)低；但是，碳含量的增加對(duì)材料韌性和焊接性不利，所以，碳含量也不能過(guò)高，本發(fā)明認(rèn)為對(duì)X70、X80管件鋼而言，碳控制在O. 09% O. 16%較為適宜。Si可以起到固溶強(qiáng)化作用，但其含量過(guò)高會(huì)使鋼的塑性和韌性降低，其最佳范圍是 O. 20% O. 40%。Mn可以起到固溶強(qiáng)化作用，還能增加奧氏體穩(wěn)定性，對(duì)提高淬透性也有利，但是，錳含量過(guò)高易誘發(fā)偏析，本發(fā)明認(rèn)為將Mn含量控制在I. 00% I. 39%較為適宜。Nb、V、Ti可以抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化相變組織，同時(shí)還能起到析出強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化等作用，尤其是在熱處理過(guò)程中能有效提高強(qiáng)度，但其含量過(guò)高會(huì)影響韌性和焊接性。Al可以有效降低鋼中的氧含量，但Al含量過(guò)高會(huì)使鋼中的夾雜物增加，因此，Als的含量控制在O. 008% O. 035%為宜。Mo可以明顯提高奧氏體穩(wěn)定性和淬透性，增加鋼板厚度方向冷卻均勻性，促進(jìn)中低溫轉(zhuǎn)變，但是，鑰含量過(guò)高不但會(huì)增加成本，還對(duì)材料焊接性有不利影響，因此，應(yīng)控制其含量在O. 20%以下。Ni、Cu可以起到固溶強(qiáng)化作用，是奧氏體穩(wěn)定元素，可以提高淬透性，但Ni價(jià)格較高、Cu含量過(guò)高會(huì)使韌性惡化，因此，將其含量控制在O. 25%以下為宜。Cr有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，還可以有效提高組織穩(wěn)定性，另外，作為一種廉價(jià)元素，Cr的加入能夠在保證材料性能的同時(shí)顯著降低生產(chǎn)成本，但Cr含量過(guò)高會(huì)使碳當(dāng)量增力口，所以，Cr含量不超過(guò)O. 25為宜。本發(fā)明的CEnw控制在O. 34% O. 40%,既可以保證鋼板的強(qiáng)韌性，又能使鋼板具有適宜的可焊性。本發(fā)明所述油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼的生產(chǎn)方法包括冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制、冷卻及熱處理，其特征在于控制連鑄坯中P彡O. 015%, S ( O. 003%、(0+N+H)(90PPm，有效降低鋼中有害元素含量，保證鋼板具有良好的韌性；連鑄坯經(jīng)清理后裝爐加熱，加熱溫度1120 118(TC,加熱時(shí)間I. Omin/mm L 8min/mm,連鑄還清理可有效提高鋼板表面質(zhì)量，采用該加熱工藝可保證合金元素充分固溶，同時(shí)，獲得適宜的奧氏體晶粒尺寸；粗軋溫度980 1100°C，每道次變形量彡13%，使奧氏體在高溫區(qū)充分再結(jié)晶，有效細(xì)化晶粒；精軋溫度770 940°C，累計(jì)變形量60% 75%，保證奧氏體充分變形，增加形核位置；軋后冷卻速度3 25°C /s，終冷溫度400 550°C，之后空冷，獲得晶粒細(xì)小，組織類(lèi)型適宜的微觀結(jié)構(gòu)；熱處理時(shí)，控制淬火溫度830 920°C,保溫O. 3min/mm O. 9min/mm,控制微觀組織部分奧氏體化；冷卻速度大于等于20°C /s，獲得細(xì)晶、過(guò)飽和固溶組織，保證產(chǎn)生以貝氏體為主的硬相；回火溫度300 450°C,保溫O. 8min/mm 2. Omin/mm,促進(jìn)合金元素的析出強(qiáng)化和間隙元素的擴(kuò)散，提高屈服強(qiáng)度，降低殘余應(yīng)力，同時(shí)，保證獲得軟硬結(jié)合的雙相組織，其中，軟相為鐵素體，硬相為貝氏體、退化珠光體，控制鐵素體體積百分比在20% 80%,平均晶粒尺寸5 15 μ m。本發(fā)明所提供的上述經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件鋼其熱處理后屈服強(qiáng)度可達(dá)到490MPa或560MPa以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到670MPa或720MPa以上，屈強(qiáng)比低于O. 80，-46°C的沖擊韌性不低于80J，完全滿(mǎn)足X70級(jí)、X80級(jí)管件鋼的技術(shù)要求，適用于作為制造油氣輸送用X70或X80管件的原料。


圖I是實(shí)施例4金相組織圖；
圖2是實(shí)施例8金相組織圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)成分見(jiàn)表I ;相應(yīng)實(shí)施例的軋制工藝見(jiàn)表2 ;調(diào)質(zhì)熱處理工藝見(jiàn)表3 ;調(diào)質(zhì)熱處理后的性能見(jiàn)表4。表I本發(fā)明實(shí)施例經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼的化學(xué)成分wt%
權(quán)利要求
1.一種油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼，其特征在于化學(xué)成分重量百分比為C O. 09% O. 16%,Si :0. 20% O. 40%、Mn :1. 00% I. 39%,Nb :0. 01% O. 04%,Ti :0. 005% O. 018%、V 0. 01% O. 04%,Als :0. 008% O. 035%, (Nb+V+Ti)彡 O. 09%、Mo 0 O. 20%,Ni O O. 30%、Cu 0 O. 30%、Cr 0 O. 25%、(Mo+Ni+Cu+Cr) ( O. 40%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼，其特征在于CEnw控制在 O. 34% O. 40%，其中 CEIIW=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/15+(Ni+Cu)/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼，其特征在于所述鋼其微觀組織為軟硬兩相組織，軟相為鐵素體，硬相為貝氏體、退化珠光體；控制鐵素體體積百分比在20% 80%，平均晶粒尺寸5 15 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼，其特征在于所述鋼屈服強(qiáng)度達(dá)到490MPa或560MPa以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到670MPa或720MPa以上，屈強(qiáng)比低于O. 80，_46°C的沖擊韌性不低于80J。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼的生產(chǎn)方法，包括冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制、冷卻及熱處理，其特征在于控制連鑄坯中P彡O. 015%, S ( O. 003%、(0+N+H)彡90PPm ;連鑄坯裝爐加熱，加熱溫度1120 1180。。，加熱時(shí)間I. Omin/mm I. 8min/mm ;粗軋溫度980 1100°C，每道次變形量彡13% ;精軋溫度770 940°C，累計(jì)變形量60% 75% ;軋后冷卻速度3 25°C /s，終冷溫度400 550°C，之后空冷；熱處理時(shí)，控制淬火溫度830 920°C，保溫O. 3min/mm O. 9min/mm,冷卻速度大于等于20°C /s ;回火溫度300 450°C,保溫O. 8min/mm 2. Omin/mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種油氣輸送用經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件用鋼及其生產(chǎn)方法，C0.09%～0.16%、Si0.20%～0.40%、Mn1.00%～1.39%、Nb0.01%～0.04%、Ti0.005%～0.018%、V0.01%～0.04%、Als0.008%～0.035%，(Nb+V+Ti)≤0.09%、Mo0～0.20%、Ni0～0.30%、Cu0～0.30%、Cr0～0.25%、(Mo+Ni+Cu+Cr)≤0.40%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。經(jīng)濟(jì)型低屈強(qiáng)比管件鋼其熱處理后屈服強(qiáng)度可達(dá)到490MPa或560MPa以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到670MPa或720MPa以上，屈強(qiáng)比低于0.80，-46℃的沖擊韌性不低于80J，完全滿(mǎn)足X70級(jí)、X80級(jí)管件鋼的技術(shù)要求。
文檔編號(hào)C22C38/16GK102912250SQ20121041112
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者張帥, 任毅, 王爽, 劉文月, 高紅 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司