微合金钢和用于制备所述钢的方法技术

本发明专利技术涉及用于无缝管材的钢，其包含以重量百分比计的以下化学组成元素：0.04≤C≤0.18、0.10≤Si≤0.60、0.80≤Mn≤1.90、P≤0.020、S≤0.01、0.01≤Al≤0.06、0.50≤Cu≤1.20、0.10≤Cr≤0.60、0.60≤Ni≤1.20、0.25≤Mo≤0.60、B≤0.005、V≤0.060、Ti≤0.050、0.010≤Nb≤0.050、0.10≤W≤0.50、N≤0.012，其中余量是Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术的钢可使用在海上应用、工艺管线、结构和机械应用中，特别是其中出现恶劣的环境条件和低至‑80℃的服役温度的情况。

Microalloyed steel and method for preparing said steel

The present invention relates to a steel for seamless pipes, which contains the following chemical constituent elements in weight percentage: 0.04 (=C=0.18, 0.10 (=C=0.10=C=0.18, 0.10 (=Si=0.60, 0.60

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微合金钢和用于制备所述钢的方法本专利技术涉及具有至少485MPa(70ksi)屈服强度与出色韧性行为和良好焊接性的微合金/合金钢材，优选地，本专利技术涉及具有大于690MPa(100ksi)的钢。本专利技术的钢可使用在海上应用、工艺管线、结构和机械应用，特别是其中出现恶劣的环境条件和低至-80℃的服役温度，例如在各种现代海上装置设计中，如在自升式(jack-up)装置中作为用于开放桁架腿的支撑管材以及在建筑设备中作为液压缸。一般来说，在过去的几年中，管材制造者已经做出大量尝试来满足为了节约材料而提高的要求。根据设计要求通过在不改变载荷的情况下减少壁厚度努力提高屈服和拉伸强度。通常用于管线/工艺应用中的无缝管材的合金定义为以标准(例如API5L和DNV-OS-F101)的形式高至100ksi(X100)钢牌号。对于具有壁厚度大于25mm的高强度牌号而言，那些标准没有提供与化学组成极限值有关的信息。在实践中，a.m.标准中提到的这些钢材不仅用于管线，它们还用于至多2英寸壁的结构和机械应用。分类组织DNVGL和ABS的标准覆盖了用于海上结构和设备通常壁厚度范围在10mm和50mm之间的无缝管材，该标准限定牌号达到且包括690MPa的YS最小值、与低至-60℃的不同沙尔皮(charpy)冲击测试温度(等级F)和包括的化学组成。可在制造者、购买者和分类团体之间根据用于金属性材料的海上标准DNVGL-OS-B101和可应用ABS标准商定无缝管材化学组成的改变。在开发高强度牌号时，必须考虑那些材料应具有优异的韧性性质和焊接性。直到现在，在管线中采用用于无缝标准钢牌号例如X70，其表明根据API5L最小屈服强度(YS)为485MPa并且最小拉伸强度(UTS)为570MPa，然而，存在对于具有690MPa的最小YS和770MPa的最小UTS的强度等级高至100ksi的更高强度钢材(称作X100)的需要提高。当这样的钢材使用在海上构造用于支撑框架结构例如作为自升式装置中的开放式桁架腿时，对于它们的焊接性，即在低至-40℃的低温下和甚至在甚至低至-60至-80℃的北极领域中管接头焊接和它们的延性/韧性将满足高要求。而对于焊接管材或板材制备而言可通过热机械轧制与轻微改变的化学组成和热处理的组合实现以上提到的X100牌号的目标性质。通常必须使用受控轧制过程然后淬火和回火处理结合正好调节的化学分析来获得用于热轧无缝管材所需要的性质。从较低牌号开始，所需要的强度提高同时维持用于前述应用的热加工无缝管材的适当延性需要开发新的合金化构思。特别地，由于YS大于485MPa，采用常规合金化构思/工艺难以获得适当的高延性与良好焊接性。通常已知的提高强度的方法是通过使用常规合金化构思和/或使用微合金化构思提高碳含量、碳当量，其基于析出硬化的过程。通常来讲采用微合金化元素例如钛、铌和钒来提高强度。钛已经在高温下在液相中作为非常粗大的氮化钛部分析出。铌在较低温度下形成铌(C、N)析出物。随着进一步降低液相温度，钒以碳氮化物形式(即VC-颗粒析出)额外聚集，导致材料脆化。然而，这些微合金化元素的过度粗大的析出物经常负面地影响延性。因此，这些合金化元素的浓度通常是有限的。此外，必须考虑形成析出物所需的碳和氮的浓度，使得整个化学组成限定复杂。这些公知的构思可引起延性/韧性的恶化，并且还可导致差的焊接性，因为它们越来越受限于复杂性，并且用作更高的等级。为了克服这些上述限制，通过使用通过固溶硬化提高强度的元素结合使用低碳含量下的析出硬化的微合金化技术的新的合金化构思将产生具有优异延性/韧性和焊接性的高强度钢材。当涉及用于具有高碳含量的无缝管材的钢构思时，申请US2002/0150497提供通过热轧工艺和随后的淬火和回火用于结构应用的可焊接无缝钢管的合金，其包括0.12至0.25重量％的C、0.40重量％或更少的Si、1.20至1.80重量％的Mn、0.025重量％或更少的P、0.010重量％或更少的S、0.01至0.06重量％的Al、0.20至0.50重量％的Cr、0.20至0.50重量％的Mo、0.03至0.10重量％的V、0.20重量％或更少的Cu、0.02重量％或更少的N、0.30至1.00重量％的W，余量为铁和偶存杂质从而产生高强度。然而，如之前解释的，在这样的水平下，无缝钢管焊接性是有挑战的。另外，采用此构思可达到的韧性值使其难以用于温度可低至-80℃的应用(例如北极应用)。使用相同的方式，申请US2011/0315277涉及用于制备高拉伸可焊接热轧无缝钢管材(特别是建筑管材)的低合金钢的钢合金。化学组成(以质量％计)是：0.15-0.18％的C、0.20-0.40％的Si、1.40-1.60％的Mn、最大0.05％的P、最大0.01％的S、>0.50-0.90％的Cr、>0.50-0.80％的Mo、>0.10-0.15％的V、0.60-1.00％的W、0.0130-0.0220％的N，余量由铁与制备相关的杂质组成，与任选的添加一种或多种选自Al、Ni、Nb、Ti的元素，条件是关系V/N的值在4和12之间并且钢的Ni含量不大于0.40％。至于之前的申请US2002/0150497，这一公开内容的碳含量也使焊接性是有挑战的。仍然有空间改进不适合北极应用的韧性值。降低碳含量，申请US2011/02594787公开了用于管材具有620MPa的最小屈服强度和至少690MPa的拉伸强度的高强度可焊接钢，其特征在于以下组成(以质量％计)：0.030-0.12％的C、0.020-0.050％的Al、最大0.40％的Si、1.30-2.00％的Mn、最大0.015％的P、最大0.005％的S、0.20-0.60％的Ni、0.10-0.40％的Cu、0.20-0.60％的Mo、0.02-0.10％的V、0.02-0.06％的Nb、最大0.0100％的N，余量为铁与熔融相关的杂质，其中Cu/Ni比的值小于1。有空间改进韧性和机械性能(例如延管长度及其壁厚度的韧性和屈服强度)的稳定性。根据本专利技术的钢材旨在提供具有至少485MPa、优选至少690MPa的YS的钢，这样的钢适合于北极应用，即具有在-60℃下、优选在-80℃下至少69J的韧性值。此外，本专利技术的钢在无缝管的整个长度和壁上具有稳定的性质。为了解决这样的问题，本专利技术涉及用于无缝管材的钢，包含以重量百分比计的以下化学组成元素，其中包括边界：0.04≤C≤0.180.10≤Si≤0.600.80≤Mn≤1.90P≤0.020S≤0.010.01≤Al≤0.060.50≤Cu≤1.200.10≤Cr≤0.600.60≤Ni≤1.200.25≤Mo≤0.60B≤0.005V≤0.060Ti≤0.0500.010≤Nb≤0.0500.10≤W≤0.50N≤0.012其中余量为Fe和不可避免的杂质。在优选实施方案中，根据本专利技术的钢具有在0.04％和0.12％之间、或甚至更优选在0.05％和0.08％之间的碳含量C。至于锰，优选其含量在1.15％和1.60％之间。至于铜，优选其含量在0.60％和1％之间。至于钼，优选其含量在0.35％和0.50％之间。至于钛，优选其含量严格地小于0.010％。在另一个优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于无缝管材的钢，其包含以重量百分比计以下化学组成元素：0.04≤C≤0.180.10≤Si≤0.600.80≤Mn≤1.90P≤0.020S≤0.010.01≤Al≤0.060.50≤Cu≤1.200.10≤Cr≤0.600.60≤Ni≤1.200.25≤Mo≤0.60B≤0.005V≤0.060Ti≤0.0500.010≤Nb≤0.0500.10≤W≤0.50N≤0.012其中余量是Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.13 EP 16305910.81.用于无缝管材的钢，其包含以重量百分比计以下化学组成元素：0.04≤C≤0.180.10≤Si≤0.600.80≤Mn≤1.90P≤0.020S≤0.010.01≤Al≤0.060.50≤Cu≤1.200.10≤Cr≤0.600.60≤Ni≤1.200.25≤Mo≤0.60B≤0.005V≤0.060Ti≤0.0500.010≤Nb≤0.0500.10≤W≤0.50N≤0.012其中余量是Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1的钢，其中C在0.04％和0.12％之间。3.根据前述权利要求中任一项的钢，其中C在0.05％和0.08％之间。4.根据前述权利要求中任一项的钢，其中Mn在1.15％和1.60％之间。5.根据前述权利要求中任一项的钢，其中Cu在0.60％和1％之间。6.根据前述权利要求中任一项的钢，其中Mo在0.35％和0.50％之间。7.根据前述权利要求中任一项的钢，其中Ti小于0.010％。8.根据前述权利要求中任一项的钢，其中W在0.10％和0.30％之间。9.根据前述权利要求中任一项的钢，其中V含量小于0.008％。10.根据前述权利要求中任一项的钢，其中以重量百分比计的碳含量和锰含量的比是0.031≤C/Mn≤0.070。11.根据前述权利要求中任一项的钢，其中以重量百分比计：CEIIW≤0.65％且CEPcm≤0.30％其中CEIIW＝C+...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·科什利格，S·舍尔夫，R·霍杰达，R·尼雷罗，
申请(专利权)人：瓦卢莱克德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE