一种高铬耐腐蚀高强度管线钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高铬耐腐蚀高强度管线钢及其制造方法，按重量百分比包括下述组份：碳0.04～0.08％，硅0.15～0.55％，锰0.15～0.95％，磷≤0.030％、硫≤0.006％，铬0.8～2.0％，铜0.15～0.55％，铌0.020～0.090％，钛0.008～0.035％，氮≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质；高铬耐腐蚀高强度管线钢与通用的低碳高锰成分设计不同，而是采用低碳、低锰、高铬的合金化成分体系，从成分上消除了高锰体系所引起的锰合金元素偏析问题，避免了带状偏析组织形成；在钢水冶炼时采用KR铁水预处理深脱硫、LF+RH等精炼手段，采用双挡渣法脱磷技术，采用控轧控冷轧制工艺控制相变温度，细化晶粒组织，保证管线钢强韧性匹配，生产的管线钢具有优异的耐腐蚀性能，并且具有较高的强度和韧性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐酸腐蚀高强度管线钢的冶炼制造领域，具体涉及一种高铬耐腐蚀高 强度管线钢及其制造方法。
技术介绍
随着世界经济的快速发展，经济对石油天然气能源的消耗量和依存度急剧增加。 由于石油和天然气的产地大都位于偏远的山区、荒漠以及海洋等特殊地区和交通不便利的 地区。管道运输是目前油气输送最为经济高效的运输方式，据统计，全球陆上70%石油和 99 %天然气要依靠管道输送，油气管道是国民经济的生命线。 油气输送管道朝着大口径高钢级方向发展。由于管道输送介质中含有水和腐蚀性 气体，还有一些石油、天然气产自海洋等酸性腐蚀地区，对输送管道产生腐蚀破坏，轻者影 响管道输送系统可靠性及使用寿命，严重着不仅会造成管道穿孔，引起油、气等输送物质的 泄漏，而且还会带来由于维修所产生的材料和人力上的浪费，甚至引起火灾。尤其是天然气 管道会因腐蚀引起爆炸，威胁人身安全，造成环境污染，后果极其严重。 管线内部的H2S腐蚀是输气管线腐蚀的主要形式之一，这种腐蚀破坏主要是氢致 裂纹(Hydrogen Induced Cracking，HIC)。氢致裂纹是指金属材料处在含H2S的介质环境 中，由于电化学腐蚀过程中析出的氢进入金属材料内部，产生阶梯型裂纹，这些裂纹的形成 与扩展最终使材料发生开裂。另一种管道腐蚀为硫化物应力腐蚀（Stress Corrosion cracking，SCC)，其腐蚀机理是管道在H2S等酸性环境中，氢原子进入金属内部，氢原子与金 属键结合，降低了金属原子间的结合能，在应力的作用下导致材料发生脆性断裂。硫化物应 力腐蚀也与材料特性有关，材料强度越高，硫化物应力腐蚀敏感性越强，马氏体、珠光体等 组织具有较高的氢脆敏感性，特别是高锰、高硫磷含量管线钢容易在钢板厚度二分之一处 形成偏析带状组织和大量的MnS夹杂物存在都是发生硫化物应力腐蚀的主要因素;硫化物 应力腐蚀的另一个因素是材料必须有应力场，包括外加载荷应力、内在残余应力等。 因此，为了使管线钢具有优异的抗酸腐蚀性能，国内各大钢厂生产的耐腐蚀管线 钢大都采用低碳高锰成分设计，在生产工艺上LF+RH精炼工艺，并采用控乳控冷乳制工艺 等。虽然控制了钢中的碳元素偏析，但高锰成分极易形成偏析带，特别是锰的偏析带一旦形 成，很难通过热处理等热加工方式消除，因为锰在钢中的扩散速度较低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高铬耐腐蚀高强度管线钢及其制造 方法，采用低碳、低锰、高铬的合金化成分体系，从成分上消除了高锰体系所引起的锰合金 元素偏析问题，避免了带状偏析组织形成。 本专利技术是通过以下技术方案来实现： 一种高铬耐腐蚀高强度管线钢，按重量百分比包括下述组份:碳0.04~0.08%，硅 0· 15~0.55%，锰0· 15~0.95%，磷 < 0.030%、硫 < 0.006%，铬0.8~2.0%，铜0· 15~ 0.55%，铌0.020~0.090%，钛Ο .008~Ο .035%，氮< 0.010%，余量为铁和不可避免的杂 质。 进一步，碳0.05~0.07%，硅0.15~0.35%，锰0.35~0.85%，磷 <0.010%、硫< 0.003%，铬0.9~1.6%，铜0.15~0.35%，铌0.040~0.060%，钛0.010~0.025%，氮 < 0.008%，余量为铁和不可避免的杂质。 进一步，碳0.06%，硅0.25%，锰0.40%，磷 < 0.006%、硫 <0.003%，铬 1.5%，铜 0.25%，铌0.045%，钛0.015%，氮< 0.006%，余量为铁和不可避免的杂质。高铬耐腐蚀高强度管线钢的制造方法，包括下述的步骤： (a)KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为6~7min，供氧强度为20000~24000m3/h，处理 后铁水中硫含量<0.0030%; (b)转炉冶炼:采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳海量0.20 %时补吹一 次，终点碳含量目标为< 0.02%，磷含量< 0.005%，出钢温度为1600-1650°c;采用挡渣塞、 挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1150-1250kg和萤石300-350kg造顶渣； (c)LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，炉渣目标成分：CaO 56%，Si028%，Α12〇324%， MgO 5%，FeO+Fe2〇3+MnO < 1 ·0%，真空度< 2mbar;真空处理时间大于18分钟； (d)连铸工艺:采取套水口开浇方式，实施全程吹氩保护，防止钢水二次氧化，控制 连铸环节增氮;采用低碳碱性中包覆盖剂，钢水不得裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模 式，选用低碳合金保护渣。 (e)乳钢和ACC快冷工序:在加热炉中进行板坯加热，钢坯出炉温度为1150~1180 °C，出炉后进行高压水除鳞，水压20MPa以上;然后进行粗乳，开坯厚度60mm，粗乳后进行精 乳终乳，冷却制得高铬耐腐蚀高强度管线钢。 进一步，步骤(c)中真空处理结束喂钙铁线，钙铁线参考加入量2-5m/吨钢，加入钙 铁线后软吹时间大于10分钟，钢包采用低碳碱性覆盖剂。 进一步，步骤(d)连铸工艺中浇注过程中间包液面高度不低于28t，换包时不低于 23t，恒速浇注，拉速波动± 0.05m/min，中间包钢水目标过热度控制在15-25°C。 进一步，步骤(b)转炉冶炼中采用标称容量200t转炉，矿石的三分之二在脱磷钱加 入，后三分之一在脱磷后加入。 进一步，步骤(e)乳钢和ACC快冷工序中，粗乳机开始乳制温度范围为1120~1150 °C，单道次压下量10%以上，开坯厚度60mm;精乳终乳制温度范围为800~820°C，精乳后进 入ACC加速冷却，开冷温度780°C以上，终冷温度为580°C~600°C左右，冷却速度为18~20 °C/s。 本专利技术提供了，高铬耐腐蚀高强度管 线钢与通用的低碳高锰成分设计不同，而是采用低碳、低锰、高铬的合金化成分体系，从成 分上消除了高锰体系所引起的锰合金元素偏析问题，避免了带状偏析组织形成。高铬耐腐蚀高强度管线钢制造方法，在钢水冶炼时采用KR铁水预处理深脱硫、LF+ RH等精炼手段，有效降低了钢中硫、氧等有害杂质元素含量，提高钢水纯净度，并且采用双 挡渣法脱磷技术，有效降低钢中磷元素含量。采用控乳控冷乳制工艺控制相变温度，细化晶 粒组织，保证管线钢强韧性匹配。该方法生产的高强度耐腐蚀管线钢具有优异的耐腐蚀性 能，并且具有较高的强度和韧性，满足管线钢的强度和韧性指标。【附图说明】图1为本专利技术方法的流程图 图2试制钢板的金相组织照片【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】来对本专利技术作更进一步的说明，以便本领域的技术 人员更了解本专利技术，但并不以此限制本专利技术。 高铬耐腐蚀高强度管线钢按重量百分比包括下述组份:碳0.04~0.08%，硅0.15 ~0.55%，锰0.15~0.95%，磷 <0.030%、硫 <0.006%，铬0.8~2.0%，铜0.15~0.55%， 铌0.020~0.090%，钛0.008~0.035%，氮<0.010%，余量为铁和不可避免的杂质。 进一步地，按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铬耐腐蚀高强度管线钢，其特征在于，按重量百分比包括下述组份：碳0.04～0.08％，硅0.15～0.55％，锰0.15～0.95％，磷≤0.030％、硫≤0.006％，铬0.8～2.0％，铜0.15～0.55％，铌0.020～0.090％，钛0.008～0.035％，氮≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张继明，杨放，池强，吉玲康，陈宏远，齐丽华，霍春勇，马秋荣，杨坤，封辉，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11