大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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(zhì)。本鋼板采用價(jià)格低廉的碳、錳固溶強(qiáng)化，通過(guò)調(diào)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(xué)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(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均的問(wèn)題，使管件鋼板低溫韌性有相當(dāng)大的富裕量，具有優(yōu)良的綜合性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大壁厚油氣輸送管件三通用鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)以石油和天然氣為主要能源需求的高速增長(zhǎng)，巨大的石油和天然氣等能源缺口只能通過(guò)從境外輸入或在境內(nèi)尋找新的資源和提高石油開(kāi)采技術(shù)，因此需要大量的高附加值、高級(jí)別石油天然氣輸送用管。近年來(lái)，通過(guò)西氣東輸一線(xiàn)、二線(xiàn)的建設(shè)，我國(guó)在大口徑、高壓力、高鋼級(jí)管道技術(shù)方面在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了從追趕到引領(lǐng)。根據(jù)中石油“十二 五”規(guī)劃，將建設(shè)多條大輸量天然氣干線(xiàn)管道，管線(xiàn)的設(shè)計(jì)輸量都在300億立方米/年及以上，為了進(jìn)一步提高輸送效率，降低管道建設(shè)成本，保障管道安全運(yùn)行，中石油提出了以X90/X100為技術(shù)特點(diǎn)的第三代管道技術(shù)課題，并將在未來(lái)的西四線(xiàn)、西五線(xiàn)或陜四線(xiàn)中推廣應(yīng)用。第三代管道技術(shù)要求板材具有良好的力學(xué)性能，在世界范圍內(nèi)沒(méi)有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可循，攻關(guān)難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種力學(xué)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(shù)問(wèn)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(zhì)。
[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(xué)成分設(shè)計(jì)，碳、錳固溶強(qiáng)化；加入少量的Nb、V、T1、N1、Cr、Mo、Cu細(xì)化晶粒，其碳氮化物起到彌散強(qiáng)化作用；通過(guò)后續(xù)合理控軋控冷工藝，鋼板具有良好的力學(xué)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(duì)鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、焊接性能產(chǎn)生顯著影響；碳通過(guò)間隙固溶能顯著提高管件三通鋼板強(qiáng)度，但碳含量過(guò)高，又會(huì)影響鋼的焊接性能及韌性。
[0007]S1:0.20%~0.30%,在煉鋼過(guò)程中作為還原劑和脫氧劑，同時(shí)Si也能起到固溶強(qiáng)化作用，但硅含量過(guò)高時(shí)，會(huì)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(jià)合金Mn能增加鋼的韌性、強(qiáng)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(guò)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(xì)化晶粒，提高沖擊韌性；鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過(guò)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(jìn)鋼軋制顯微組織的晶粒細(xì)化，可同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性，鈮可在控軋過(guò)程中通過(guò)抑制奧氏體再結(jié)晶，有效的細(xì)化顯微組織，并通過(guò)析出來(lái)強(qiáng)化基體；鈮可降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性；焊接過(guò)程中，鈮原子的偏聚及析出可以阻礙加熱時(shí)奧氏體晶粒的粗化，并保證焊接后得到比較細(xì)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(xì)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(dāng)鋼水溫度達(dá)到或超過(guò)1550時(shí)轉(zhuǎn)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(shí)間系數(shù)為10min/cm ；
(4)軋制工序:采用再結(jié)晶區(qū)+未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制工藝進(jìn)行軋制，第一階段開(kāi)軋溫度為1000°C~1100°C，此階段單道次壓下量為10%~20%，累計(jì)壓下率為30%~50% ;第二階段開(kāi)軋溫度為850°C~880°C，累計(jì)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(shí)喂入鋁線(xiàn)，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(shí)間≤20min ;當(dāng)鋼水溫度達(dá)為1560±10°C時(shí)轉(zhuǎn)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(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明鋼板采用價(jià)格低廉的碳、錳固溶強(qiáng)化，通過(guò)調(diào)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(xué)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(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均的問(wèn)題，使管件鋼板低溫韌性有相當(dāng)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(zhì)更加純凈；本發(fā)明鋼板中貴重合金含量較低，價(jià)格低廉；本發(fā)明鋼板的屈服強(qiáng)度介于690MPa~840MPa之間，抗拉強(qiáng)度介于760MPa~990MPa之間，-30°C沖擊功> 100J，屈強(qiáng)比< 0.95，具有良好的力學(xué)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(dāng)量和低的焊接裂紋敏感系數(shù)，低溫沖擊韌性高、強(qiáng)度高、屈強(qiáng)比適中及延伸率好的特點(diǎn)，可廣泛用于油氣輸送管道建設(shè)，應(yīng)用前景廣闊。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)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(shí)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(shí)施例1~7的鋼坯成分見(jiàn)表1，表1中余量為Fe和不可避免的不純物。
[0023]表1:實(shí)施例1~7的鋼坯成分(wt%)
【權(quán)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(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)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(dāng)鋼水溫度達(dá)到或超過(guò)1550時(shí)轉(zhuǎn)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(zhì)； (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(shí)間系數(shù)為10min/cm ； (4)軋制工序:采用再結(jié)晶區(qū)+未再結(jié)晶區(qū)兩階段軋制工藝進(jìn)行軋制，第一階段開(kāi)軋溫度為1000°C~1100°C，此階段單道次壓下量為10%~20%，累計(jì)壓下率為30%~50% ;第二階段開(kāi)軋溫度為850°C~880°C，累計(jì)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(quán)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(shí)喂入鋁線(xiàn)，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(shí)間≤20min ;當(dāng)鋼水溫度達(dá)為1560± 10°C時(shí)轉(zhuǎn)入VD爐真空脫氣處理。
5.根據(jù)權(quán)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(quán)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(quán)利要求3- 6任意一項(xiàng)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(hào)】C22C38/50GK103966526SQ201410132655
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張志軍 申請(qǐng)人:舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司