一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板及制造方法技术

本发明专利技术提供了一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板及制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C 0.03％～0.09％，Si 0.10％～0.40％，Mn 1.50％～1.90％，Nb 0.02％～0.08％，N 0.001％～0.004％，Ti 0.01％～0.04％，Al 0.025％～0.045％，P≤0.010％，S≤0.005％，Cu 0.10％～0.50％，Mo 0.05％～0.35％，Cr 0.06％～0.45％，Ni 0.10％～0.50％，其余为Fe以及不可避免的杂质元素。制造方法，包括冶炼、连铸、板坯再加热、控制轧制、控制冷却；应用本发明专利技术生产的钢板的纵向力学性能：均匀变形伸长率UEL≥10％，屈服强度Rt0.5为400～550MPa，抗拉强度Rm为550～700MPa，钢板屈强比Rt0.5/Rm为0.70～0.80。

【技术实现步骤摘要】
一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板及制造方法
本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板及制造方法。
技术介绍
随着全球经济的高速发展，各国油气资源用量激增，陆上资源逐渐枯竭，导致油气开采重心已转向海洋。作为具有广阔领海的国家，为了安全、有效的利用海底油气资源，特别是深海油气资源，开发海底油气输送用钢材意义重大。众所周知，海洋洋流运动复杂多变，海底地质条件恶劣，在这种工况下服役的油气输送管需要具备高应变的特征，即屈强比低、均匀延伸率高。另外，为了应对深水压力对钢管的不利影响，需要钢管具有大厚径比特征，即壁厚大、管径小。综合这些要求，现有的陆上管线钢，包括陆上用大变形管线钢、浅海用管线钢均不能满足深海油气输送的要求。在现有技术中，尚不具备实用的技术方案能够同时实现强度、韧性、抗应变能力等性能指标。专利申请文献CN201110232809.3公开了一种深海用≥25mm厚的管线钢及其制造方法。钢中起到主要作用的元素含量为C0.025～0.080％、Si0.05～0.50％、Mn1.20～1.60％、Mo0.05～0.30％、Nb0.03～0.06％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Cu≤0.08％、V≤0.05％；该方案通过TMCP工艺生产钢板，粗轧单道次压下量15～50％，精轧累积压下量65～75％；钢板组织为铁素体、贝氏体的复合组织，钢板表现出了低屈强比(Rt0.5/Rm≤0.85)、高均匀延伸(uEL≥10％)的特征，但是其生产过程中需要经历两次弛豫阶段，水冷前20～60s、水冷后40～60s，生产效率低。专利申请文献CN201410073983.1公开了一种提高海底管线钢低温止裂韧性的生产方法。该方法要求轧制分两阶段进行，粗轧展宽阶段总压下率为5～20％，粗轧展宽后至待温前总压下率60～75％，同时确保展宽后至待温前的纵轧道次压下率逐渐上升，且单道次压下率为15～32％，最后2个道次压下量为25～32％；精轧阶段总压下率为65～80％，单道次压下率逐渐减少，且最后1道次压下率为10～13％；轧后钢板冷却采用超快冷+层流冷却联动工艺，冷却速率28～35℃/s，对冷却水温度有要求10～16℃；终冷结束后的钢板需要堆垛12～20h缓冷。该方法工序复杂，使用条件苛刻，产品实物规格虽然能达到25.4～31.8mm且具有较高的低温韧性，但是不具备高应变的性能特征。期刊论文《深海用36.5mm厚X70钢板及其大口径直缝埋弧焊管的开发》(机械工程材料2016年12期P47-52)公开了规格为36.5mm的X70钢板与规格为D1016mm×36.5mm的直缝埋弧焊管的成分、组织与性能。该钢的主要成分为C0.036％、Si0.23％、Mn1.54％、Ni0.25％、Cr0.25％、Cu0.014％、Nb0.06％、V0.005％、Ti0.014％、Mo0.15％；钢板组织以针状铁素体为主，纵向屈强比0.80、均匀延伸率12.6％，管体纵向屈强比0.80、均匀延伸率7.3％。该论文所展现的现有技术不适用于生产大厚径比钢管用钢板。综上，可见现有技术存在生产工艺复杂、设备能力要求高以及不适合生产大厚径比钢管用钢板等缺点。使用本专利技术提供的技术方案，可以有效的克服上述缺点，实现使用300mm及其以下厚度的连铸坯生产31.8mm及其以上厚度的L485M热轧钢板，并且钢板具有高应变特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述问题和不足而提供一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板及制造方法；所生产的钢板保证海洋环境铺设的油气输送管线管的安全，具有高应变特征。为了保证海洋环境铺设的油气输送管线管的安全，需要使用具有高应变特征的大壁厚钢板来制作钢管。本专利技术通过合理的成分设计、控轧控冷等工艺匹配，实现了满足海底输送天然气、石油等用途的L485高应变钢板的高性价比生产。克服了现有技术存在的生产工艺复杂、设备能力要求高以及不适合生产大厚径比钢管用钢板等缺点。一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下：C0.03％～0.09％，Si0.10％～0.40％，Mn1.50％～1.90％，Nb0.02％～0.08％，N0.001％～0.004％，Ti0.01％～0.04％，Al0.025％～0.045％，P≤0.010％，S≤0.005％，Cu0.10％～0.50％，Mo0.05％～0.35％，Cr0.06％～0.45％，Ni0.10％～0.50％，其余为Fe以及不可避免的杂质元素。所述钢板显微组织为铁素体、贝氏体复合组织，铁素体体积分数为15％～45％，铁素体晶粒尺寸5～8μm，钢板屈强比Rt0.5/Rm为0.70～0.80。所述热轧钢板厚度t≥31.8mm，采用该钢板制造直径D≤750mm的钢管，钢管厚径比t/D不低于0.0424。本专利技术成分设计理由如下：C：钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但提高C含量对钢的塑性、韧性和焊接性有负面影响。为此，本专利技术将C含量范围设定为0.03％～0.09％。Si：具有炼钢脱氧与提高基体强度的作用。如果Si过量，会降低母材焊接热影响区的韧性，恶化野外焊接施工性能；提高Si的含量，可以净化铁素体，减小珠光体的含量，有利于减少基体材料的包辛格效应。因此，Si含量在本专利技术中设定为0.10％～0.40％。Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是管线钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。Mn有助于获得细小的低温相变产物，可提高钢的韧性。提高Mn的含量，会加剧连铸坯中心偏析，不利于钢板低温韧性的提高，不利于保证钢板横截面组织均匀性。因此，本专利技术的Mn含量范围设计为1.50％～1.90％。Nb：是现代微合金化管线钢中常用元素之一，具有良好的细晶强化与沉淀强化效果；过量的Nb会增加成本与连铸工艺控制难度。本专利技术选取Nb含量范围0.02％～0.08％。Ti：是强的固N元素，在板坯连铸中以TiN形式存在。细小的TiN粒子可有效地抑制板坯再加热时的奥氏体晶粒长大，有助于提高Nb在奥氏体中的固溶度，改善焊接热影响区的冲击韧性。当Ti添加量超过某一定值，TiN颗粒就会粗化，提升颗粒界面与基体的应力集中水平。因此，本专利技术选取Ti含量范围0.01％～0.04％。N：钢中N元素除了形成细小的TiN颗粒细化奥氏体晶粒外，并没有其它明显的作用，因此需要保持在一个较低的含量水平，本专利技术选取的N含量范围0.001％～0.004％。Al：通常作为钢中脱氧剂，如果形成AlN还有细化组织的作用。当Al的含量超过0.045％，过量的氧化铝夹杂会降低钢的洁净度。Al含量过低则脱氧不充分，Ti等易氧化元素就会形成氧化物，因此Al的含量下限设定为0.025％。Cr、Mo、Cu、Ni：Cr、Mo是推迟铁素体形成、促进贝氏体形成的主要元素，对控制相变组织起重要作用，在一定的冷却条件和终轧温度下加入，可获得贝氏体组织，有利于强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C 0.03％～0.09％，Si 0.10％～0.40％，Mn 1.50％～1.90％，Nb 0.02％～0.08％，N 0.001％～0.004％，Ti 0.01％～0.04％，Al 0.025％～0.045％，P≤0.010％，S≤0.005％，Cu 0.10％～0.50％，Mo 0.05％～0.35％，Cr 0.06％～0.45％，Ni 0.10％～0.50％，其余为Fe以及不可避免的杂质元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C0.03％～0.09％，Si0.10％～0.40％，Mn1.50％～1.90％，Nb0.02％～0.08％，N0.001％～0.004％，Ti0.01％～0.04％，Al0.025％～0.045％，P≤0.010％，S≤0.005％，Cu0.10％～0.50％，Mo0.05％～0.35％，Cr0.06％～0.45％，Ni0.10％～0.50％，其余为Fe以及不可避免的杂质元素。


2.根据权利要求1所述的一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板显微组织为铁素体、贝氏体复合组织，铁素体体积分数为15％～45％，铁素体晶粒尺寸5～8μm，所述钢板屈强比为0.70～0.80。


3.根据权利要求1的一种高应变L485M海洋管线管用热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板厚度t≥31.8mm，采用该钢板制造直径D≤750mm的钢管，钢管厚径比t/D不低于0.0424。


4.一种权利要求1或2所述的一种高应变L485M海洋管线管用热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文月，任毅，张帅，王爽，高红，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21