石化管線用SA387Gr11Cl1鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石化管線用SA387Gr11Cl1鋼板及其生產(chǎn)方法，其由以下重量百分含量的成分組成：C 0.08～0.11%，Si 0.50～0.65%，Mn 0.40～0.50%，P≤0.010%，S≤0.008%，Cr 1.10～1.30%，Mo 0.45～0.55%，Ni 0.10～0.14%，Cu≤0.20%，Al 0.025～0.045%，Sb≤0.003%，Sn≤0.010%，As≤0.010%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本鋼板對ASTM A387中的SA387Gr11Cl1鋼板的成分配比進行了優(yōu)化改進，嚴格控制P、S等雜質(zhì)元素含量；在具有良好的拉伸性能的同時還兼有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，具有優(yōu)良的高溫抗蠕變性能以及優(yōu)異的耐腐蝕性能；具有較高的耐壓強度、低溫韌性和優(yōu)良的焊接性能；適用于石化設備高溫、高壓的惡劣工況條件。
【專利說明】
石化管線用SA387Gr 11C11鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明設及一種管線用鋼，尤其是一種石化管線用SA387GrllCll鋼板及其生產(chǎn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石化項目中的各類壓力容器均在長時間的高溫、高壓的復雜惡劣工況下服役，作 為與之相配套的部分管線用鋼同樣需要在嚴苛的條件下使用，勢必造成W往使用的普通管 線用鋼無法滿足現(xiàn)有使用要求。Cr-Mo系列容器用鋼板作為常用的制造石化項目關鍵設備 的材料，具有優(yōu)良的高溫性能、低溫沖擊性能W及優(yōu)異的耐腐蝕性能，適用于石化設備高 溫、高壓的惡劣工況條件。管線用Cr-Mo系列鋼板在使用過程中，除要求普通管線鋼所具有 較高的耐壓強度、低溫初性和優(yōu)良的焊接性能外，還需要滿足具有優(yōu)良的高溫抗蠕變性能 W及良好的耐腐蝕性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種性能優(yōu)良的石化管線用SA387GrllCll鋼板； 本發(fā)明還提供了一種石化管線用SA387GrllCll鋼板的生產(chǎn)方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明由W下重量百分含量的成分組成：C 0.08~0.11%， Si0.50~0.65〇/〇，Mn0.40~0.50〇/〇，P<0.010〇/〇，S< 0.008〇/〇，Crl.lO~1.30〇/〇，Mo0.45~ 0.55〇/〇，Ni 0.10~0.14〇/〇，Cu < 0.20〇/〇，Al 0.025~0.045〇/〇，Sb < 0.003〇/〇，Sn < 0.010〇/〇，As < 0.010%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明所述鋼板厚度為IOmm~25mm。
[0006] 本發(fā)明中：C含量為0.08~0.11%; C主要與其他元素形成碳化物，起組織強化和析 出強化的作用，對鋼具有很大的強化作用，提高強度。Mn的含量在0.40~0.50%;主要對鋼 具提高強度改善鋼的低溫初性作用。Ni的含量在0.10~0.14%;主要作用是提高鋼的強度， 而不降低其塑性，改善鋼的低溫初性。Cr含量1.10~1.30%;主要作用是提高鋼的耐熱性，提 高鋼的耐腐蝕性。Mo 0.45~0.55%;主要作用是強化鐵素體，提高鋼的強度，同時能夠提高 回火穩(wěn)定性。雜質(zhì)元素 P、S、Sb、Sn、As等含量上限做出類嚴苛的規(guī)定，在工藝設備能力下盡 可能降低，W達到鋼質(zhì)純凈、力學性能良好的目的。
[0007] 本發(fā)明方法包括冶煉、誘鑄、加熱、社制、社后冷卻和熱處理工序，所述冶煉工序出 鋼鋼水成分的重量百分含量如上所述;所述熱處理工序采用正火+回火處理。
[000引本發(fā)明方法所述加熱工序：最高加熱溫度1260°C~1280°C，均熱溫度1240°C~ 1260°C。
[0009]本發(fā)明方法所述社制工序:采用兩階段社制工藝;第一階段開社溫度為1050°C~ Iiocrc，此階段單道次壓下量為15%~25%，累計壓下率為35%~50%;第二階段社制溫度< 890°C，驚鋼厚度為2倍~3倍鋼板厚度，累計壓下率為30%~55%，單道次壓下率^ 10%不少 于3道次。
[0010] 本發(fā)明方法所述社后冷卻工序:鋼板社后空冷，然后下線堆煤冷卻，堆煤緩冷的鋼 板表面開始溫度含450°C，堆煤總時間含4她。
[0011] 本發(fā)明方法所述熱處理工序：正火溫度930±10°C、保溫時間化C+lOmin~化C+ 30min，正火后空冷；回火溫度760±10°C、保溫時間3.5~4min/mm。
[0012]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明對ASTM A387中的 SA387GrllCll鋼板的成分配比進行了優(yōu)化改進，嚴格控制P、S等雜質(zhì)元素含量;在具有良好 的拉伸性能的同時還兼有優(yōu)良的低溫沖擊初性，具有優(yōu)良的高溫性能W及優(yōu)異的耐腐蝕性 能;具有較高的耐壓強度、低溫初性和優(yōu)良的焊接性能，具有優(yōu)良的高溫抗蠕變性能W及良 好的耐腐蝕性能;適用于石化設備高溫、高壓的惡劣工況條件。
[0013] 本發(fā)明方法采用正火+回火工藝，所得鋼板滿足ASME SA578/SA578M探傷標準中B 級的要求，鋼板力學性能優(yōu)秀，質(zhì)量穩(wěn)定；強度較高，屈服強度在335M化W上，抗拉強度在 455M化~565M化;(TC沖擊功大于100焦耳;鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特 點，力學性能優(yōu)于標準要求，完全適用于在惡劣工況下服役的石化管線的制造。
【具體實施方式】
[0014] 本石化管線用SA387GrllCll鋼板采用下述步驟的生產(chǎn)方法生產(chǎn)而成： (1)冶煉工序:A、初煉:優(yōu)先選擇優(yōu)質(zhì)料在電爐進行冶煉，初煉爐出鋼條件:P < 0.010%; B、 精煉:將鋼水裝入LF爐精煉，調(diào)整各元素成分;精煉總時間含60min，白渣保持時間> SOmin，確保造渣良好； C、 真空處理:將精煉后的鋼水轉(zhuǎn)入真空脫氣爐(VD爐)進行真空處理;真空度66化W下 保持時間> 20min，軟吹5min后吊包；出鋼鋼水成分的重量百分含量為:C 0.08~0.11%，Si 0.50~0.65〇/〇，Mn0.40~0.50〇/〇，P<0.010〇/〇，S< 0.008〇/〇，Crl.lO~1.30〇/〇，Mo0.45~0.55〇/〇， Ni 0.10~0.14〇/〇，Cu < 0.20〇/〇,Al 0.025~0.045〇/〇,訊 < 0.003〇/〇, Sn < 0.010〇/〇，As < 0.010〇/〇,余 量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0015] (2)連鑄工序:將冶煉后的鋼水進行連鑄作業(yè)，得到連鑄巧;利用火焰清理，清理掉 鋼巧表面存在的裂紋、皮下氣泡等缺陷。
[0016] (3)加熱工序:采用均熱爐加熱；最高加熱溫度1260°C~1280°C，均熱溫度1240°C ~1260°C，加熱過程中不允許某段燒巧全關。
[0017] (4)社制工序:采用再結(jié)晶區(qū)+未再結(jié)晶區(qū)兩階段社制工藝進行社制；第一階段開 社溫度為1050°C~Iioor，此階段單道次壓下量為15%~25%，累計壓下率為35%~50%，搶 溫社制盡量增大壓下量;第二階段社制溫度^ 890°C，驚鋼厚度為2倍~3倍鋼板厚度，累計 壓下率為30%~55%，第II階段單道次壓下率^ 10%不少于3道次，社制后得到半成品鋼板。
[0018] (5)社后冷卻工序:將社制后的鋼板在冷床上自然冷卻，然后下線堆煤冷卻，堆煤 緩冷的鋼板表面開始溫度含450°C ;將熱處理后的鋼板逐張按照ASME SA578/SA578M進行超 聲波探傷檢驗，合格級別為B級。
[0019] (6)熱處理工序:采用正火+回火處理； A、 正火處理:對探傷合格的鋼板進行正火，正火溫度930± 10°C、保溫時間化C+lOmin ~化C+30min，正火后空冷； B、 回火處理：對正火處理后的鋼板進行回火，回火溫度760± 10°C、保溫時間3.5~ 4min/mm，回火后即可得到所述的石化管線用SA387G;r 11C11鋼板。
[0020] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0021] 實施例1:本石化管線用SA387GrllCll鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0022] 本鋼板厚度為14.27111111，由^下重量百分比的成分組成：(：0.10%，510.57%，111 0.50%,P 0.006%,S 0.003%,Cr 1.14%,Mo 0.49%,Ni 0.13%,Cu 0.02%,Al 0.037%,Sb 0.001%，Sn 0.002%，As 0.003%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0023] 本鋼板生產(chǎn)方法的工藝步驟如下所述：（1)冶煉工序:鋼水經(jīng)電爐冶煉、LF爐精煉 并調(diào)整成分之后，轉(zhuǎn)入真空脫氣爐(VD爐)進行真空處理，真空度66化W下保持20分鐘破壞 真空，軟吹5分鐘后吊包。
[0024] (2)誘鑄工序:將冶煉后的鋼水進行誘鑄，采用連鑄生產(chǎn)，得到連鑄巧。
[00巧](3)加熱工序:均熱爐最高加熱溫度1280 r，均熱溫度1260 r。
[00%] (4)社制工序:第一階段，開社溫度為1080°C，終社溫度960°C，單道次壓下量為15% ~20%，累計壓下率為45%，社制至鋼板厚度為45mm;第二階段，開社溫度870°C，終社溫度845 °C，社制至目標厚度，單道次壓下率大于10%的為3道次，驚鋼厚度為3倍鋼板厚度，累計壓下 率為40%。
[0027] (5)社后冷卻工序:半成品鋼板空冷;及時下線堆煤冷卻，鋼板表面溫度476°C，堆 煤總時間48小時。
[002引 （6)熱處理工序:正火溫度935°C、保溫時間化C+20min，正火后空冷；回火溫度760 °C、保溫時間4min/mm，回火后即可得到所述SA387Gr 1 ICl 1鋼板。經(jīng)檢測，本鋼板的力學性 能：屈服強度356MPa，抗拉強度488MPa，延伸率35%，(TC沖擊功平均262焦。
[00巧]實施例2:本石化管線用SA387GrllCll鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0030] 本鋼板厚度為15.88111111，由^下重量百分比的成分組成：(：0.09%，510.52%，111 0.45%,P 0.006%,S 0.002%,Cr 1.12%,Mo 0.45%,Ni 0.11%,Cu 0.01%,Al 0.033%,Sb 0.001%，Sn 0.001%，As 0.004%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0031 ]本鋼板生產(chǎn)方法的工藝步驟如下所述：（1)冶煉工序:鋼水經(jīng)電爐冶煉、LF爐精煉 并調(diào)整成分，之后轉(zhuǎn)入VD爐進行真空處理，真空度66化W下保持25分鐘破壞真空，軟吹5分 鐘后吊包。
[0032 ] (2 )誘鑄工序:將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄巧。
[0033] (3)加熱工序:均熱爐的最高加熱溫度1280°C，均熱溫度1250°C。
[0034] (4)社制工序:第一階段，開社溫度為1050°C，終社溫度940°C，單道次壓下量為20% ~25%，累計壓下率為45%，社制至鋼板厚度為50mm;第二階段，開社溫度880°C，終社溫度840 °C，社制至目標厚度，單道次壓下率M0%的為4道次，驚鋼厚度為3倍鋼板厚度，累計壓下率 為 40〇/〇。
[0035] (5)社后冷卻工序:半成品鋼板空冷;及時下線堆煤冷卻，鋼板表面溫度480°C，堆 煤總時間48小時。
[0036] (6)熱處理工序：正火溫度930°C、保溫時間化C+20min，正火后空冷；回火溫度750 °C、保溫時間4min/mm，回火后即可得到所述SA387Gr 1 ICl 1鋼板。經(jīng)檢測，本鋼板的力學性 能：屈服強度370MPa，抗拉強度496MPa，延伸率32%，(TC沖擊功平均286焦。
[0037] 實施例3:本石化管線用SA387GrllCll鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[003引本鋼板厚度為19.05mm，本鋼板是由W下重量百分比的成分組成：C 0.09%，Si 0.62%,Mn 0.46%,P 0.005%,S 0.002%,Cr 1.15%,Mo 0.48%,Ni 0.10%,Cu 0.03%,Al 0.045%，訊0.001%，Sn 0.001%，As 0.003%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0039] 本鋼板生產(chǎn)方法的工藝步驟如下所述：（1)冶煉工序:鋼水經(jīng)電爐冶煉、LF爐精煉 并調(diào)整成分，之后轉(zhuǎn)入VD爐進行真空處理，真空度66化W下保持25分鐘破壞真空，軟吹5分 鐘后吊包。
[0040] (2)誘鑄工序:將冶煉后的鋼水進行模鑄，得到鋼錠。
[0041 ] (3)加熱工序:均熱爐的最高加熱溫度1280°C，均熱溫度1240°C。
[0042] (4)社制工序:第一階段，開社溫度為Iioor，單道次壓下量為15%~20%，累計壓下 率為40%;第二階段，開社溫度850°C，終社溫度820°C，社制至目標厚度，單道次壓下率不小 于10%的為3道次，驚鋼厚度為3倍鋼板厚度，累計壓下率為30%。
[0043] (5)社后冷卻工序:半成品鋼板空冷;及時下線堆煤冷卻，鋼板表面溫度480°C，堆 煤總時間50小時。
[0044] (6)熱處理工序:正火溫度940°C、保溫時間化C+20min，正火后空冷；回火溫度760 °C、保溫時間3.5min/mm，回火后即可得到所述SA387Gr 11 Cl 1鋼板。經(jīng)檢巧U，本鋼板的力學性 能：屈服強度346MPa，抗拉強度472MPa，延伸率35%，(TC沖擊功平均300焦。
[0045] 多批次試驗例:按照本實施例3的成分配比W及制備工藝進行批次生產(chǎn)，所得各批 次鋼板的的拉伸性能和沖擊性能見表1。
[0046] 表1:本SA387GrllCll鋼板的力學性能
實施例4:本石化管線用SA387GrllCll鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0047] 本鋼板厚度為14.27111111，由^下重量百分比的成分組成：(：0.08%，510.50%，111 0.40%,P 0.007%,S 0.008%,Cr 1.23%,Mo 0.55%,Ni 0.12%,Cu 0.20%,Al 0.025%,Sb 0.002%，Sn 0.010%，As 0.007%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[004引本鋼板生產(chǎn)方法的工藝步驟如下所述：（1)冶煉工序:鋼水經(jīng)電爐冶煉、LF爐精煉 并調(diào)整成分，之后轉(zhuǎn)入VD爐進行真空處理，真空度65化W下保持30分鐘破壞真空，軟吹5分 鐘后吊包。
[0049 ] (2 )誘鑄工序:將冶煉后的鋼水進行連鑄，得到連鑄巧。
[0化0] (3)加熱工序:均熱爐的最高加熱溫度127(TC，均熱溫度1255C。
[0化1] (4)社制工序:第一階段，開社溫度為1070°C，單道次壓下量為16%~22%，累計壓下 率為50%;第二階段，開社溫度890°C，社制至目標厚度，單道次壓下率^ 10%的為5道次，驚鋼 厚度為2倍鋼板厚度，累計壓下率為55%。
[0052] (5)社后冷卻工序:半成品鋼板空冷;及時下線堆煤冷卻，鋼板表面溫度470°C，堆 煤總時間55小時。
[0化3] (6)熱處理工序：正火溫度920°C、保溫時間化C+25min，正火后空冷；回火溫度755 °C、保溫時間3.8min/mm，回火后即可得到所述SA387Gr 11 Cl 1鋼板。經(jīng)檢巧U，本鋼板的力學性 能：屈服強度362MPa，抗拉強度488MPa，延伸率35%，(TC沖擊功平均262焦。
[0化4] 實施例5:本石化管線用SA387GrllCll鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0化日]本鋼板厚度為19.05mm，本鋼板是由W下重量百分比的成分組成：C 0.11%，Si 0.55%,Mn 0.43%,P 0.010%,S 0.005%,Cr 1.30%,Mo 0.51%,Ni 0.14%,Cu 0.11%,Al 0.042%，訊0.003%，Sn 0.005%，As 0.010%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0056] 本鋼板生產(chǎn)方法的工藝步驟如下所述：（1)冶煉工序:鋼水經(jīng)電爐冶煉、LF爐精煉 并調(diào)整成分，之后轉(zhuǎn)入VD爐進行真空處理，真空度65化W下保持25分鐘破壞真空，軟吹5分 鐘后吊包。
[0057] (2)誘鑄工序:將冶煉后的鋼水進行模鑄，得到鋼錠。
[0化引 （3)加熱工序:均熱爐的最高加熱溫度126(TC，均熱溫度1245C。
[0化9] (4)社制工序:第一階段，開社溫度為1075°C，單道次壓下量為15%~20%，累計壓下 率為35%;第二階段，開社溫度860°C，社制至目標厚度，單道次壓下率^ 10%的為3道次，驚鋼 厚度為3倍鋼板厚度，累計壓下率為42%。
[0060] (5)社后冷卻工序:半成品鋼板空冷;及時下線堆煤冷卻，鋼板表面溫度450°C，堆 煤總時間52小時。
[0061 ] (6)熱處理工序：正火溫度925°C、保溫時間化C+30min，正火后空冷；回火溫度770 °C、保溫時間3.6min/mm，回火后即可得到所述SA387Gr 11 Cl 1鋼板。經(jīng)檢巧U，本鋼板的力學性 能：屈服強度356MPa，抗拉強度472MPa，延伸率35%，(TC沖擊功平均300焦。
[0062] 實施例6:本石化管線用SA387GrllCll鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下所述。
[0063] 本鋼板厚度為15.88mm，本鋼板是由W下重量百分比的成分組成：C 0.10%，Si 0.65%,Mn 0.42%,P 0.006%,S 0.004%,Cr 1.10%,Mo 0.50%,Ni 0.12%,Cu 0.08%,Al 0.029%，訊0.002%，Sn 0.003%，As 0.008%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0064] 本鋼板生產(chǎn)方法的工藝步驟如下所述：（1)冶煉工序:鋼水經(jīng)電爐冶煉、LF爐精煉 并調(diào)整成分，之后轉(zhuǎn)入VD爐進行真空處理，真空度65化W下保持20分鐘破壞真空，軟吹5分 鐘后吊包。
[0065] (2)誘鑄工序:將冶煉后的鋼水進行模鑄，得到鋼錠。
[0066] (3)加熱工序:均熱爐的最高加熱溫度1270°C，均熱溫度1250°C。
[0067] (4)社制工序:第一階段，開社溫度為1060°C，單道次壓下量為15%~21%，累計壓下 率為42%;第二階段，開社溫度870°C，社制至目標厚度，單道次壓下率M0%的為4道次，驚鋼 厚度為2.5倍鋼板厚度，累計壓下率為47%。
[0068] (5)社后冷卻工序:半成品鋼板空冷;及時下線堆煤冷卻，鋼板表面溫度460°C，堆 煤總時間50小時。
[0069] (6)熱處理工序：正火溫度930°C、保溫時間化C+lOmin，正火后空冷；回火溫度765 °C、保溫時間3.7min/mm，回火后即可得到所述SA387Gr 11 Cl 1鋼板。經(jīng)檢巧U，本鋼板的力學性 能：屈服強度372MPa，抗拉強度496MPa，延伸率32%，(TC沖擊功平均286焦。
【主權(quán)項】
1. 一種石化管線用SA387GrllCll鋼板，其特征在于，其由以下重量百分含量的成分組 成：C 0.08~0.11%，Si 0.50~0·65%，Μη 0.40~0.50%，P<0.010%，S<0.008%，Crl.l0~ 1.30%，Mo0.45~0.55%，Ni0.10~0.14%，Cu<0.20%，A1 0.025~0.045%，Sb<0.003%，Sn < 0 · 010%，As < 0 · 010%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石化管線用SA387GrllCll鋼板，其特征在于:所述鋼板厚度為 10mm~25mm〇3. -種石化管線用SA387GrllCll鋼板的生產(chǎn)方法，其包括冶煉、澆鑄、加熱、乳制、乳后 冷卻和熱處理工序，其特征在于:所述冶煉工序出鋼鋼水成分的重量百分含量為:C 0.08~ 0.11%，Si 0.50~0·65%，Μη 0.40~0.50%，P<0.010%，S< 0.008%，Crl.l0~1.30%，Mo 0·45~0·55%，Ni 0·10~0·14%，Cu < 0·20%，A1 0·025~0·045%，Sb < 0·003%，Sn < 0·010%， As < 0.010%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì);所述熱處理工序采用正火+回火處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的石化管線用SA387GrllCll鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 加熱工序：最高加熱溫度1260 °C~1280 °C，均熱溫度1240 °C~1260 °C。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的石化管線用SA387GrllCll鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 乳制工序:采用兩階段乳制工藝;第一階段開乳溫度為l〇50°C~1100°C，此階段單道次壓下 率為15%~25%，累計壓下率為35 %~50 % ;第二階段乳制溫度< 890°C，晾鋼厚度為2倍~3 倍鋼板厚度，累計壓下率為30%~55%，單道次壓下率2 10%不少于3道次。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的石化管線用SA387GrllCll鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 乳后冷卻工序:鋼板乳后空冷，然后下線堆垛冷卻，堆垛緩冷的鋼板表面開始溫度2 450°C， 堆垛總時間2 48h。7. 根據(jù)權(quán)利要求3 - 6任意一項所述的石化管線用SA387GrllCll鋼板的生產(chǎn)方法，其特 征在于，所述熱處理工序:正火溫度930 ± 10°C、保溫時間PLC+10min~PLC+30min，正火后空 冷；回火溫度760 ± 10 °C、保溫時間3 · 5~4min/mm。
【文檔編號】C22C38/04GK105861946SQ201610376446
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】鄧建軍, 賀霄, 韋明, 袁錦程, 吳艷陽, 牛紅星, 尹衛(wèi)江, 李樣兵
【申請人】舞陽鋼鐵有限責任公司