屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.03～0.06%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.04～0.06%，Ni：0.15～0.30%，Cr：0.15～0.25%，Cu：0.18～0.30%，Alt：0.02～0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序。本发明专利技术采用控轧控冷工艺得到铁素体、贝氏体的复合组织，屈服强度450～500MPa，抗拉强度550～600MPa，屈强比≤0.90，‑40℃冲击功均值≥150J。

【技术实现步骤摘要】
屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板及其生产方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板及其生产方法。
技术介绍
随着我国经济的高速发展带来了对以石油和天然气为主要能源需求的高速增长，巨大的石油和天然气等能源缺口只能通过从境外输入或在境内寻找新的资源和提高石油开采技术来补充，因此需要大量的高附加值、高级别石油天然气输送用管。近年来，通过西气东输一线、二线的建设，我国在大口径、高压力、高钢级管道技术方面在世界范围内实现了从追赶到引领。腐蚀是管线事故的主要原因，而硫化氢腐蚀是主因，统计表明，在含有湿H2S的介质作用下，油气管道极易产生硫化氢腐蚀。硫化氢腐蚀主要有两种形式，即氢致开裂和应力腐蚀开裂。为了防止氢腐蚀，国际上规定，当H2S分压达到300Pa时，所使用的管材需具有抗酸性腐蚀的性能，在这种环境下管线钢的碳含量、Ca/S、探伤有着特殊的要求，要求做HIC（抗氢致开裂）和SSCC（抗硫化物应力开裂）试验。由于抗酸管线钢板属于高附加值管线钢板，生产难度较大，具有较高利润，因此开发酸性环境服役管线钢板产品具有较好的市场前景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板；本专利技术还提供了一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板的生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是：一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.03～0.06%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.040～0.060%，Ni：0.15～0.30%，Cr：0.15～0.25%，Cu：0.18～0.30%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所述钢板的组织为铁素体、贝氏体的复合组织；晶粒度≥9级，带状组织≤1.5级。本专利技术所述钢板最大厚度为25mm；Ceq：0.25～0.35%。本专利技术所述钢板屈服强度450～500MPa，抗拉强度550～600MPa，延伸率≥30%，屈强比≤0.90，-40℃冲击功均值≥150J。本专利技术还提供了一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板的生产方法，所述方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序；所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺。本专利技术所述加热工序，钢坯的最高加热温度1240～1250℃，均热温度1200～1220℃，总加热时间≥220min，均热段在炉时间≥60min。本专利技术所述轧制工序，采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺，第一阶段轧制温度为1000～1100℃，单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50%；第二阶段轧制温度为930～950℃，累计压下率为30～50%。本专利技术所述冷却工序，轧后进行ACC水冷，入水温度为790～810℃，返红温度580～630℃。本专利技术所述冶炼工序，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线1.2～1.4kg/t钢；钢水温度达到1530－1550℃转入VD炉真空脱气处理，真空脱气处理前加入CaSi块1.0～1.5kg/t钢改变夹杂物形态，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min。本专利技术所述连铸工序，采用200mm厚度连铸坯成材，钢坯按照1.1min/mm进行加热。本专利技术成分设计思路如下：C、Mn固溶强化；加入适量的Nb细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续精准的控轧控冷工艺，使钢板具有良好的力学性能,加入Cu、Ni等合金元素提高钢板抗HIC能力，其中，各组分及含量在本专利技术中的作用是：C：碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响，碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的偏析、焊接性能及韧性。Si：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。Mn：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性，磷使焊接性能变坏，降低塑性；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。Al：铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。Nb：为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出强化基体。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。Cr：能提高淬透性和固溶强化，保证钢板强度，但也使钢板韧性有所降低，因此可以根据强韧性要求，确定合理的Cr含量。Ni：当钢中Cu含量较高时会引起热脆性，可通过加入Ni来进行改善，另外适量的Ni可以提高钢的韧性。Cu：能与渗入到钢中的氢原子相互作用，使得H的再结合速度升高，导致H的活动性降低，因此增强钢的抗HIC能力。如果钢中的Cu含量＞0.2%，那么在钢材的表层上将会出现一层FeS的黑色保护层，该保护层的最外层是Cu含量较高的γ-Fe2O3，内层主要是FeS，因此可大幅降低钢的析氢速度，减轻腐蚀。本专利技术屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板检测方法参考API5LPSL2。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术化学成分设计采用低C，保证钢板良好的焊接性及耐腐蚀性。2、本专利技术采用Nb-Cr-Cu-Ni微合金化设计，确保钢板强度、韧性匹配。3、本专利技术具有良好的抗HIC性能，组织为铁素体、贝氏体的复合组织。4、本专利技术方法通过控轧控冷工艺生产钢板，所得屈服450MPa级钢板具有良好的焊接性：Ceq：0.25～0.35%，屈服强度450～500MPa，抗拉强度550～600MPa，屈强比≤0.90，-40℃冲击功均值≥150J，延伸率A50≥30%，晶粒度≥9级，带状组织≤1.5级。附图说明图1为实施例1的钢板显微组织图；图2为实施例2的钢板显微组织图；图3为实施例3的钢板显微组织图；图4为实施例4的钢板显微组织图；图5为实施例1的钢板HIC检验结果图；图6为实施例2的钢板HIC检验结果图；图7为实施例3的钢板HIC检验结果图；图8为实施例4的钢板HIC检验结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细地说明。屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序，具体生产工艺如下所述：（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线1.2～1.4kg/t钢；钢水温度达到1530～1550℃转入VD炉真空脱气处理，真空脱气处理前加入CaSi块1.0～1.5kg/t钢改变夹杂物形态，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min；出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.03～0.06%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.002%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.03～0.06%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.040～0.060%，Ni：0.15～0.30%，Cr：0.15～0.25%，Cu：0.18～0.30%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.03～0.06%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.00～1.20%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.040～0.060%，Ni：0.15～0.30%，Cr：0.15～0.25%，Cu：0.18～0.30%，Alt：0.020～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板，其特征在于，所述钢板的组织为铁素体、贝氏体的复合组织；晶粒度≥9级，带状组织≤1.5级。3.根据权利要求1所述的一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板，其特征在于，所述钢板最大厚度为25mm；钢板Ceq：0.25～0.35%。4.根据权利要求1所述的一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度450～500MPa，抗拉强度550～600MPa，延伸率A50≥30%，屈强比≤0.90，-40℃冲击功均值≥150J。5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板的生产方法，其特征在于，所述方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧工艺。6.根据权利要求5所述的一种屈服450MPa级酸性环境服役管线钢板的生产方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志军，邓建军，赵文忠，李杰，龙杰，王青，高雅，王少义，王晓刚，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41