低錳高鉻抗hic管線用針狀鐵素體鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鐵素體鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種低儘高銘抗HIC管線用針狀鐵素體 鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油天然氣需求量的不斷增加，為增加其輸送效率，管線輸送壓力也相應(yīng)增 大。我國(guó)石油天然氣中也S含量一般較低，在輸送壓力較低時(shí)，可通過(guò)脫硫后作為甜氣(PH2S ^OOPa)使用。當(dāng)輸氣壓力提高時(shí)，若使也S的分壓扣2S ^OOPa，則必須降低也S的輸入濃度， 運(yùn)給脫硫處理帶來(lái)較大困難。出S腐蝕主要有兩種形式：氨致開裂化ydrogen Induced Cracking-HIC)和應(yīng)力腐蝕開裂（Shess Corrosion Cracking-SCC)。本文側(cè)重抗HIC管線 用鋼性能與組織的研究。也S對(duì)管線鋼基體的腐蝕除受諸多環(huán)境因素的影響（如環(huán)境溫度、 也S分壓、介質(zhì)中水的含量、PH值及Cr含量等），管線材料本身的化學(xué)成分、顯微組織、夾雜物 及帶狀組織等對(duì)HIC影響較大。隨著輸送壓力的不斷提高，也S腐蝕及應(yīng)力腐蝕問題也必將 越來(lái)越嚴(yán)重，原來(lái)低壓輸送中認(rèn)為是非酸性的介質(zhì)，在如今的高壓輸送中極有可能造成氨 致開裂或應(yīng)力腐蝕。
[0003] 我國(guó)目前的管線管鋼級(jí)水平己達(dá)到X80,正在進(jìn)行更高鋼級(jí)開發(fā)。隨著高強(qiáng)度管線 管的開發(fā)和應(yīng)用，母材、焊縫強(qiáng)度和硬度均有所增加，其產(chǎn)生氨致開裂和應(yīng)力腐蝕破裂的可 能性也就相應(yīng)增加。油氣田開發(fā)前期認(rèn)為是干的、非酸性氣體，在開發(fā)后期會(huì)因含水量的增 加而成為濕也S酸性氣體，從而使輸送管線有可能受到氨損傷的威脅。在國(guó)外，隨著高純凈、 低硫抗HIC管線鋼的開發(fā)，雖然HIC行為得到了抑制，但同時(shí)應(yīng)力腐蝕敏感性卻有所增加。
[0004] -般情況下，在C含量相同的情況下，隨著Μη含量的增加，強(qiáng)度增加且脆性轉(zhuǎn)變溫 度下降。但Μη含量過(guò)高，會(huì)使初性降低，造成鋼板帶狀組織嚴(yán)重，增強(qiáng)各向異性，降低抗氨致 裂紋化1C)性能?；繉?duì)鋼的抗硫化性能的影響很大，鋼中化含量愈多，S對(duì)鋼的相對(duì)腐蝕 就愈小。Cr的強(qiáng)化機(jī)制略不同于Μο,它促進(jìn)Μ/Α島的生成，而非針狀體素體或貝氏體，故可W 降低屈服延伸。當(dāng)&與社制后的加速冷卻時(shí)同樣可得到針狀體素體和貝氏體組織。與Μη相 比，Μ和Cu縮小δ體素體溫度范圍，化則保持δ體素體相范圍和增加連鑄巧在高溫δ相區(qū)的停 留時(shí)間，該區(qū)的擴(kuò)散速率高于奧氏體區(qū)，運(yùn)有利于提高溶質(zhì)的擴(kuò)散，促進(jìn)鑄造組織偏析的再 分布。另外，抗HIC管線鋼對(duì)雜質(zhì)元素 S、P要求極為嚴(yán)格，增加鋼水冶煉過(guò)程難度，同時(shí)增加 工序成本，對(duì)設(shè)備處理能力要求也較高。在微觀組織方面，針狀鐵素體組織對(duì)抗HIC性能較 為有利，鐵素體及珠光體對(duì)HIC比較敏感，運(yùn)歸因于針狀鐵素體組織致密，互相交織，位錯(cuò)密 度大。高密度位錯(cuò)是強(qiáng)烈的氨陷阱，為氨的重新分布提供許多位置，可避免局部區(qū)域產(chǎn)生高 的氨壓而發(fā)生微觀裂紋;被沉淀析出相釘社的位錯(cuò)可為氨陷阱。
[0005] 對(duì)比專利乂 N 100359035C-酸性環(huán)境用X65管線鋼及其制造方法"，通過(guò)W下成分 體系，C:0.02-0.05% ;Mn: 1.20-1.50%;Si :0.10-0.50% ;P: <0.012% ;S: < 0.002% ;抓： 0.05-0.07% ;Ti :0.005-0.0.025% ;Mo:0.050-0.195% ;Cu: <0.35% ;Ni: <0.35% ;N: < 0.0080 % ; Ca: 0.0015-0.0045 % ; Ca/S含2.0。該專利采用常規(guī)的鋼水冶煉、鋼巧誘鑄、一般 熱社工藝及社后卷取等流程，生產(chǎn)X65級(jí)別管線鋼。該專利對(duì)S含量要求較為嚴(yán)格，并需要控 審化a/S比，增加鋼水冶煉的困難；同時(shí)，該專利加入一定量貴重合金，如Μ、Mo等，增加生產(chǎn) 成本。
[0006] 對(duì)比專利乂N 102301015 B-耐HIC性優(yōu)良的厚壁高強(qiáng)度熱社鋼板及其制造方法"， 含有C:0.02-0.08% ;Mn:0.50-1.85% ;抓：0.03-0.10%;Ti :0.001-0.05% ;B:0.0005%? 下，且滿足（Ti+師/2)/C<4,或者還含有Ca:0.010%W下；Rem:0.02%W下中的一種或兩 種，余量由化及的雜質(zhì)構(gòu)成，生產(chǎn)含貝氏體鐵素體相或貝氏體相，并且表層硬度W維氏硬度 計(jì)為230HVW下。該專利Μη含量范圍0.50-1.85%，對(duì)其它合金Ni、吐、]?〇、加等無(wú)嚴(yán)格限制， 成分范圍較為寬泛。同時(shí)該專利中要求，在精社結(jié)束后依次Ξ道冷卻工序;第一冷卻工序： W20°C/sW上且小于馬氏體生成臨界冷卻速度的平均冷卻速度進(jìn)行加速冷卻，直至所述熱 社板表面的表面溫度達(dá)到Ar3相變點(diǎn)W下且Ms點(diǎn)W上;第二冷卻工序:急冷至板厚中屯、達(dá)到 350°C W上且低于600°C的溫度范圍的溫度;第Ξ冷卻工序:在W板厚中屯、的溫度計(jì)為350°C W上且低于600°C的溫度范圍的卷取溫度下卷取成卷狀后，實(shí)施冷卻W使至少卷厚度方向 的1/4板厚~3/4板厚的位置在350°C~600°C的溫度范圍內(nèi)保持或滯留30分鐘。此專利成分 范圍極為寬泛，且冷卻工藝較為復(fù)雜，不一定具備批量工業(yè)化生產(chǎn)條件。
[0007] 對(duì)于抗HIC管線用鋼，鋼水冶煉、鋼板社制、微觀組織及力學(xué)性能等，對(duì)其抗HIC性 能均有較大影響，如何均衡其相互關(guān)系，在成本不顯著增加的前提下，生產(chǎn)力學(xué)性能優(yōu)良， 且具有較好抗HIC性能管線用鋼，值得深入研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種低儘高銘抗HIC管線用針狀鐵素體鋼及其制造方法， 解決了在成本不顯著增加的前提下，生產(chǎn)具有優(yōu)良力學(xué)性能及較好抗HIC性能管線用鋼的 問題。
[0009] -種低儘高銘抗HIC管線用針狀鐵素體鋼，其化學(xué)成分重量百分比為，C: 0.03 %~ 0.05% ; Si :0.30 % ~0.50 % ;Mn :0.30 % ~0.50 % ;燈：0.50% ~1.20 % ; Alt :0.015 % ~ 0.050% ;帥：0.050 % ~0.080 % ;Ti :0.010 % ~0.020 % ;Ca :0.0020% ~0.0040 % ;P: < 0.012% ;S: < 0.0080% ;N: < 0.0060%，其余為化及不可避免雜質(zhì)。
[0010] -種低儘高銘抗HIC管線用針狀鐵素體鋼的制造方法，通過(guò)鐵水脫硫化渣、轉(zhuǎn)爐冶 煉、LF爐精煉、畑真空處理、板巧誘鑄、板巧加熱、鋼板社制、ACC層流冷卻的鋼水冶煉工藝路 線完成。其步驟及參數(shù)控制如下：
[0011] 1、鋼水冶煉過(guò)程中溫度控制參數(shù)如下：參考液相線溫度1521°C;轉(zhuǎn)爐出鋼1650± 20°C ;LF 結(jié)束 1635 ±10°C，第一爐 1650±10°C;畑結(jié)束 1585 ±5°C，第一爐 1595 ±10°C;軟吹 結(jié)束溫度1565 ± 5°C;中包溫度1540 ± 5°C。
[0012] 2、冶煉:采用底吹氣A模式，轉(zhuǎn)爐吹煉初期底吹氣氣流量設(shè)定為400m^h、吹煉末期 底吹氣氣流量設(shè)定為500m3 A。
[001引 3、轉(zhuǎn)爐出鋼：出鋼時(shí)，隨鋼流加入白灰2.4kg~2.化g/噸鋼水、蛋石0.04化g~ 0.05化g/噸鋼水進(jìn)行渣洗；出鋼完畢后在渣面加侶篇子0.02化g~0.03化g/噸鋼水，侶篇子 拆開加入，保證鋼包底吹效果，確保侶篇子與渣反應(yīng)。
[0014] 4、LF爐精煉：精煉過(guò)程用低碳儘鐵調(diào)Μη，其中C:0.20 %~0.70 %; Μη :80.0%~ 90.0%;其余為雜質(zhì)S、P;處理過(guò)程禁止用侶鐵脫氧及調(diào)侶，使用侶粒調(diào)侶，LF結(jié)束侶按照 0.040%~0.050 %控制，LF爐總調(diào)侶量不超過(guò)化g/噸鋼水，出LF爐前加入鐵鐵調(diào)Ti，參考吸 收率80 %~85 %。
[0015] 5、畑真空處理:提升Ar流量800~1200化/min，進(jìn)行鋼水脫氨，保證深真空處理時(shí) 間> 12min，其中最后一批合金調(diào)整完成之后，要求真空處理時(shí)間> 5min，期間測(cè)溫、取樣、 微調(diào)成份;真空結(jié)束進(jìn)行定氨;每爐鋼水喂入350米Si化線及200米化線，并保證鋼水中化含 量在25~30ppm之間，根據(jù)鋼中巧含量調(diào)整；吊包前對(duì)鋼水進(jìn)行軟吹，軟吹氣氣流量控制在 < 10化/min,渣面不得翻開，保證鋼水軟吹時(shí)間> 12min;軟吹后鋼水鎮(zhèn)靜時(shí)間> 5min。
[0016] 6、連鑄過(guò)程，300mm厚連鑄j：丕：拉速范圍：0.75m/min~0.85m/min;目標(biāo)：0.80m/ min，并采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，目標(biāo)保證鑄巧低倍中屯、偏析^ C類1.0級(jí)。
[0017] 7、鋼巧加熱：采用步進(jìn)梁式加熱爐將鋼巧加熱至設(shè)定均熱溫度1160°C~1220°C， 鋼巧在爐時(shí)間260min~360min，300mm厚規(guī)格鋼巧目標(biāo)在爐加熱時(shí)間320min，W保證鋼巧充 分奧氏體化。
[0018] 8、鋼板控社控冷:采用再結(jié)晶區(qū)及非再結(jié)晶區(qū)兩階段社制，并控制ACC層流冷卻工 藝;再結(jié)晶