一种高塑性厚规格管线钢板及其制造方法技术

一种高塑性厚规格管线钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C 0.03～0.10％、Si 0.1～0.5％、Mn 1.51～1.85％、P≤0.015％、S≤0.002％、Cr 0.05～0.3％、Mo 0.05～0.20％、Cu0.06～0.3％、Ni 0.17～0.50％、Nb 0.05～0.10％、Ti 0.005～0.02％、Ca 0.001～0.005％，Al 0.02～0.045％，N≤0.006％，B≤0.0002％，O≤0.005％，余Fe及不可避免的夹杂；且，0.06≤J

【技术实现步骤摘要】
一种高塑性厚规格管线钢板及其制造方法
本专利技术涉及管线钢，特别涉及一种高塑性厚规格管线钢及其制造方法。
技术介绍
随之全球消费市场对石油天然气等能源的需求加剧，石油天然气的管道输送趋于由陆地走向海洋、由小输量向大输量的方向发展，由此对管道的安全提出了高的要求。海底管道施工通常采用J型或S型方式进行铺设，服役过程中需跨越沟壑、克服流体运动等苛刻环境，因此常对海底管道而言除了要求具有高强度、高韧性的同时，还需采用厚壁管道以提升结构稳定性，同时要求具有高的塑性变形能力，以确保服役安全。从现有的文献调研来看，欧洲钢管、俄罗斯VSW、日本JFE等企业已有多年的海底管线钢管线钢及管线管产品开发历史。其开发研究除了在成分设计、轧制工艺控制以及显微组织控制等方面进行优化设计外，关键是通过装备能力来提升钢的强度和韧性，如迪林根拥有500mm以上的特厚连铸坯，从而为厚规格管线钢板的制造奠定了高内质、大压下比的基础，能有效提升钢的强度和韧性，并向欧洲钢管、VSK等企业提供原材料钢板，制造的焊管厚至41mm。日本JFE公司采用在线热处理装置，应用HOP工艺改善钢板厚度方向上的组织均匀性，有利于改善厚规格管线钢的韧性并获得均匀的力学性能，同时还可以改善钢管的椭圆度。目前国内外海底管道用钢主要侧重于高强度、高韧性研究，而关于高塑性的研究较少。就提高管线钢的塑性而言，目前主要针对应变设计的陆地管线提出了高均匀延伸率的要求，其设计主要采用双相组织控制，通过软硬相的结合得到拱顶型应力应变曲线，具有较好的加工硬化率，从而提升钢的均匀变形能力。代表的工艺方向有中国企业采用的迟豫+控冷工艺得到的铁素体+下贝氏体双相组织，和日本JFE采用的在线热处理HOP工艺得到的MA组元+贝氏体双相组织，这两种组织类型均能够得到高的均匀延伸率，但由于双相界面的存在，显著降低钢的低温冲击韧性，不利于钢的止裂安全。欧洲专利号EP2105513B1公开了一种屈服强度450MPa级厚规格高韧性管线钢的制造方法，通过采用低C、低Mn及较低Nb微合金化设计方法，结合低温加热工艺和控轧控冷工艺，得到以细化的多边形铁素体为主的微观组织，铁素体所占的体积比40～90％，铁素体晶粒尺寸≤10μm，该专利技术钢具有优异的韧性。中国专利CN101611163A公开了一种屈服强度≥400MPa、抗拉强度≥500MPa、屈强比≤0.90的抗时效双相管线钢，采用C-Mn基础成分及合金化的成分设计，通过控制轧制后的两阶段冷却速率控制得到第一相为铁素体，第二相为珠光体、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体或马氏体中的一种或多种，可使钢的均匀延伸率达到8％及以上。美国专利US20120247606A1公开了一种X80级6～16mm薄规格管线钢的成分工艺方案，采用低C高Nb及Mo合金化设计，未添加其它合金元素，工艺上采用675～715℃的低温终轧及1～2℃/s的空冷工艺，得到强度级别达到80Ksi的管线钢，并且具有较好的可焊性。澳大利亚专利AU2006305841A1公开了一种抗拉强度900MPa级、纵向屈强比≤0.85的双相钢制造技术方法，采用低C高Mn及Nb、Mo合金化的成分设计，通过工艺控制得到10～60％的晶粒尺寸≤5μm的细化的铁素体，余下组织为细化的马氏体、下贝氏体、退化的上贝氏体、粒状贝氏体等一种或多种混合组织。中国专利CN109023068A公开了一种NbC纳米析出强化的X80高塑性管线钢板的制造方法，采用中C较低Mn及高Nb的微合金化的成分设计，通过控制轧制、控制冷却工艺，并经随后的1180～1220℃的固溶处理和670～710℃的等温处理，控制NbC析出量为0.05～0.20％，可以得到屈服强度470Mpa级具有高塑性、高韧性的X80管线钢。中国专利CN101343715B公开了一种屈服强度650MPa级大应变管线钢管制造方法，成分上采用中C低Mn、高合金含B设计的方法，通过控轧控冷+在线回火工艺，得到铁素体+针状铁素体+MA等复相组织，可以制造满足屈服强度650～680MPa、均匀延伸率达到12～15％的钢管。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种高塑性厚规格管线钢及其制造方法，其屈服强度450～635MPa，抗拉强度520～780MPa，尤其是-20℃低温冲击功高于275J、-20℃全壁厚DWTT剪切断口面积百分数大于85％，同时其均匀延伸率高于8％，并具有可制造性，可用于海底管道、穿越管道以及极地管道建设，主要用于天然气的长距离输送。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种高塑性厚规格管线钢，其成分重量百分比为：C：0.03～0.10％、Si：0.1～0.5％、Mn：1.51～1.85％、P≤0.015％、S≤0.002％、Cr0.05～0.3％、Mo：0.05～0.20％、Cu：0.06～0.3％、Ni：0.17～0.50％、Nb：0.05～0.10％、Ti：0.005～0.02％、Ca：0.001～0.005％，Al：0.02～0.045％，N≤0.006％，B≤0.0002％，O≤0.005％，余量为Fe及不可避免的夹杂；且，同时满足：0.06≤JC×Mn≤0.14，碳锰积参数JC×Mn＝C*Mn*104。本专利技术所述管线钢的显微组织为细晶铁素体+针状铁素体，其中铁素体比例：15～39％。本专利技术所述管线钢的屈服强度Rt0.5450～635MPa，抗拉强度520～780MPa，尤其是-20℃全尺寸夏比冲击功AKv高于275J、-20℃全壁厚DWTT剪切断口面积百分数SA大于85％，纵向均匀延伸率Uel≥8％。在本专利技术所述管线钢的成分体系设计中：碳C：最基本的强化元素。碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起固溶强化的作用，与强碳化物形成元素形成碳化物析出，则起到沉淀强化的作用。但太高的C对钢的韧性和焊接性能不利，同时降低钢的塑性；C太低降低钢的强度。所以C制在0.03～0.10％。硅Si：固溶强化元素，同时也是钢中的脱氧元素，但含量过高会恶化钢材的焊接性能、降低塑性，同时不利于轧制过程中热轧氧化铁皮去除，因此含量控制在0.1～0.5％。锰Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要、经济的强化元素。Mn还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性；但Mn是易偏析元素，当Mn含量较高时，在浇铸过程中Mn易在板厚中心偏析，轧制完成后生成硬相的马氏体组织，降低材料的塑性及低温韧性。因此带本专利技术中Mn含量限定为1.51～1.85％。同时由于C、Mn均存为固溶强化元素且具有较大的偏析倾向，因此碳锰积参数JC×Mn＝C*Mn*104需符合0.06≤JC×Mn≤0.14要求，JC×Mn小于0.6时，由于C、Mn含量不足，固溶强化效果不显著，强度偏低；JC×Mn大于0.14时，缩小δ奥氏体的区间范围，不利于C、Mn元素的扩散分布，增大偏析倾向。铬Cr：提高钢的淬透性的重要元素，确保厚规格钢板全厚度的组织及性能均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高塑性厚规格管线钢，其成分重量百分比为：C：0.03～0.10％、Si：0.1～0.5％、Mn：1.51～1.85％、P≤0.015％、S≤0.002％、Cr：0.05～0.3％、Mo：0.05～0.20％、Cu 0.06～0.3％、Ni：0.17～0.50％、Nb：0.05～0.10％、Ti：0.005～0.02％、Ca：0.001～0.005％，Al：0.02～0.045％，N≤0.006％，B≤0.0002％，O≤0.005％，余量为Fe及不可避免的夹杂；且，同时满足：/n0.06≤J

【技术特征摘要】
1.一种高塑性厚规格管线钢，其成分重量百分比为：C：0.03～0.10％、Si：0.1～0.5％、Mn：1.51～1.85％、P≤0.015％、S≤0.002％、Cr：0.05～0.3％、Mo：0.05～0.20％、Cu0.06～0.3％、Ni：0.17～0.50％、Nb：0.05～0.10％、Ti：0.005～0.02％、Ca：0.001～0.005％，Al：0.02～0.045％，N≤0.006％，B≤0.0002％，O≤0.005％，余量为Fe及不可避免的夹杂；且，同时满足：
0.06≤JC×Mn≤0.14，碳锰积参数JC×Mn＝C*Mn*104。


2.如权利要求1所述的高塑性厚规格管线钢，其特征在于，所述管线钢的显微组织为细晶铁素体+针状铁素体，其中细晶铁素体相比例：15～39％。


3.如权利要求1或2所述的高塑性厚规格管线钢，其特征在于，所述管线钢的屈服强度Rt0.5450～635MPa，抗拉强度520～780MPa，尤其是-20℃全尺寸夏比冲击功AKv高于275J、-20℃全壁厚DWTT剪切断口面积百分数SA大于85％，纵向均匀延伸率Uel≥8％。


4.如权利要求1或2或3所述的高塑性厚规格管线钢的制造方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：章传国，王波，孙磊磊，郑磊，吴扣根，沈燕，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31