一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板及制造方法，化学成分(wt.％)为C≤0.05，Si 0.20

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板及其制造方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]全球有1/4以上的油气资源中含有H2S腐蚀介质，极易导致材料的氢致开裂失效，从而发生油气泄漏等事故。为防止事故，抗氢致开裂(HIC)性能要求的管线钢已经批量应用在大型工程中，但最高强度级别仅均在在屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥570MPa的钢级中。随着高强轻量化的发展趋势，以及项目建设经济性的要求，更高强度抗HIC管线钢也在开发过程中。在开发高强度抗HIC性能管线钢过程中，主要技术难点具体表现在强度越高，屈强比越高，当强度超过485MPa时，屈强比在0.88
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0.93之间，材料止裂性能明显下降，从而导致材料的安全性能下降。
[0003]目前解决高强钢屈强比的问题主要通过生成两相组织来保证，软相组织可以保证钢板的屈服强度较低，而硬相组织可以提高钢板的抗拉强度，从而使得钢板在具备高强度的时候仍能保持较低的屈强比。但是，由于氢原子极易在软硬相界面富集，因此两相钢的抗HIC性能很差，极不稳定，难以满足具有良好抗HIC性能的要求。由此可见，按照常规技术思路开发既具有低屈强比性能又具有良好抗HIC性能的高强度管线钢难以实现。
[0004]目前未见过具有良好抗HIC性能的低屈强比管线钢板的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板，可满足屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥630MPa，屈强比≤0.75，同时具有良好的抗HIC性能。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板，化学成分(wt.％)为C≤0.05，Si 0.20
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0.50，Mn 1.00
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1.40，Al 0.02
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0.04，Nb 0.02
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0.05，Ti 0.01
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0.03，Ni 0.10
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0.50，Mo 0.10
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0.30，Cr 0.10
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0.30，Ca0.0008
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0.0020，S≤0.0008，P≤0.007，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术中所含有所有关键组分的作用及其含量选择理由具体说明如下：
[0007]C：影响淬透性组织转变的关键元素，也是影响中心偏析和抗HIC性能的关键元素，为保证良好的HIC性能和减轻中心偏析，一般采用低碳设计；同时，为了平衡淬透性和组织转变之间的关系，得到理想的贝氏体组织，本专利碳的选择范围为≤0.05％。
[0008]Si：还原剂和脱氧剂，过高会对氧化铁皮去除、韧性及焊接性能产生不利影响，综合考虑，本专利技术Si含量选择范围为0.20
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0.50％。
[0009]Mn：影响强度、淬透性、中心偏析和抗HIC性能的主要合金元素，以固溶强化形式提高钢的强度，Mn含量较高时，会发生Mn偏析形成中心偏析带，同时还容易形成MnS，导致HIC
性能不合格。本专利技术Mn含量的选择范围为1.00
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1.40％；
[0010]Al：主要脱氧元素，有一定细化晶粒作用。本专利技术Al含量的选择范围为0.02
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0.04％。
[0011]Nb：主要细化晶粒元素，可通过细化原奥氏体晶粒来提高强度和韧性。综合考虑，本专利技术Nb含量的选择范围为0.02
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0.05％。
[0012]Ti：通过析出强化细化晶粒，与Nb一起加入可提高钢的高温段热塑性，减少微裂纹；同时Ti可细化焊接热影响区粗晶区的晶粒度，提高焊接接头性能。因此，本专利技术Ti含量的选择范围为0.01
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0.03％。
[0013]Ni：既能够提高钢的强度又能够提高钢的韧性的主要合金元素，可以弥补低碳低Mn带来的强度损失，但经济性较差，过高会对表面氧化铁皮去除有影响，本专利技术专利中Ni含量的选择范围为0.10
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0.50％。
[0014]Cr：能够提高钢的淬透性和强度，添加过量，则会对钢的低温冲击韧性和焊接性产生不利影响。同时，一定的Cr含量可以提高钢材的抗HIC性能，综合考虑，Cr含量的选择范围为0.10
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0.30％。
[0015]Mo：能够显著提高钢的淬透性，同时，Mo能推迟铁素体珠光体的转变，扩大贝氏体转变区间，对钢的相变有显著影响，本专利技术Mo含量的选择范围为0.10
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0.30％。
[0016]Ca：钙处理效果的表征元素，通过夹杂物球化处理，去除钢水中残留的S，避免钢中出现MnS夹杂，从而提高钢本身的抗HIC性能，本专利技术Ca元素的选择范围为0.0008
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0.0020％。
[0017]P、S元素：主要杂质元素，对HIC性能有显著破坏作用，越低则钢水越纯净，抗HIC性能越好，但冶炼成本会明显升高，综合考虑，S≤0.0008％；P≤0.007％。
[0018]本专利技术还提供一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板的制造方法，包含以下工艺步骤：
[0019](1)冶炼原料依次经KR铁水脱硫预处理、转炉顶底吹炼、LF精炼、RH精炼和连铸工艺处理，形成厚度在150
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450mm的连铸坯，对连铸坯实施加罩缓冷，缓冷时间为96小时。
[0020](2)将连铸坯加热至1200～1280℃，保温段时间为≥(0.5*连铸坯厚度)min，连铸坯出炉后使用高压水除鳞。
[0021](3)进行两阶段轧制，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度在1150
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1200℃，单道次平均压下率≥20％；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为900
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930℃，累计道次压下率≥40％；轧后热矫直。
[0022](4)钢板轧制后进行加罩堆垛缓冷，堆垛时间≥48小时。
[0023]对缓冷后的钢板进行高温热处理，热处理温度为920
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930℃，在炉时间2.0
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2.5min/mm；热处理后利用淬火机进行加速冷速，冷速10
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15℃/S，终冷温度300
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400℃，然后空冷到室温。通过分阶段的淬火热处理，得到多边形铁素体+少量细小MA组织。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0025]本专利技术提供一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板的制造方法，首次兼顾了低屈强比和高抗HIC性能，优点在于：(1)通过合理的成分设计和相匹配的相变控制工艺，得到多边形铁素体+少量细小MA组织，晶粒度10级以上，该组织具有良好的抗HIC性能同时，还具有高强度和低的屈强比。(2)解决了当前X70级别以上抗HI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板，其特征在于；所述钢板化学成分按重量百分比为C≤0.05，Si 0.20
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0.50，Mn 1.00
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1.40，Al 0.02
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0.04，Nb0.02
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0.05，Ti 0.01
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0.03，Ni 0.10
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0.50，Mo 0.10
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0.30，Cr 0.10
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0.30，Ca 0.0008
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0.0020，S≤0.0008，P≤0.007，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板，其特征在于：所屈服强度≥485MPa，抗拉强度≥630MPa，屈强比≤0.75，同时产品的HIC性能按照NACE TM0284
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2016标准，A溶液下浸泡96小时，裂纹长度率％≤5％，裂纹宽度率％≤3％，裂纹敏感率％≤1％。3.根据权利要求1所述的一种具有良好抗HIC性能的低屈强比高强管线钢板，其特征在于所述钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宪进，许晓红，白云，苗丕峰，许峰，诸建阳，赵乾，张军，戚晓光，陶君，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
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