一种高抗酸性介质腐蚀管线钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高抗酸性介质腐蚀管线钢，所述钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.025‑0.035%，Si:0.10‑0.20%，Mn：1.10‑1.30%，P≤0.012%，S≤0.001%，Als：0.015‑0.035%，Nb：0.030‑0.050%，Mo：0.10‑0.16%，Ti：0.010‑0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括铁水预脱硫‑转炉‑LF‑RH‑连铸‑加热‑轧制‑冷却‑卷取工序。生产的高抗酸性介质腐蚀管线钢组织为细小均匀的针状铁素体＋少量的珠光体，晶粒度12‑13级，‑40℃CTOD特征值≥0.75mm，抗HIC实验总体CLR：0，CTR：0，CSR：0，SSC实验实际屈服强度90%应力合格率100%，各项性能指标远严于标准要求，抗腐蚀综合性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗酸性介质腐蚀管线钢及其生产方法
本专利技术涉及一种管线钢的生产方法，尤其涉及一种高抗酸性介质腐蚀管线钢及其生产方法。
技术介绍
目前随着经济的极速增长，带动石油天然气等能源介质的开采，陆地中性石油燃气的开采已达数十年，人类已逐渐将目光投向酸性石油天然气领域，酸性油气田的特性是在石油和天然气中含有一定量的H2S等酸性气体，目前虽然天然气在输送前进行了洁净化处理，但H2S及水的存在引起的管道腐蚀仍然不可避免。这种腐蚀破坏主要是由氢致裂纹、硫致应力腐蚀开裂和电化学腐蚀三种方式引起的。为保证油气运输的安全性，近年来管线钢对抗腐蚀能力，特别是抗氢致裂纹（HIC）和硫化物应力腐蚀（SCC）的要求越来越高。抗酸腐蚀管线钢是石油管线用钢生产难度最大的一类，其对钢水的纯净度和连铸坯中间偏析的控制要求极高，在控制硫方面接近极限控制，所以抗酸管线钢的开发对生产工艺，特别是炼钢工艺有非常严格的要求。申请号为202010243677.3的“一种抗酸性腐蚀X65MS管线钢热轧卷板及其制备方法”和202010095591.0的专利“一种抗腐蚀管线钢X52MS热轧卷板及其制备方法”，其炼钢采用传统的转炉-精炼LF-精炼RH-连铸工艺流程，且其成分中含有Cr、Mo、V、Ni等贵重金属种类较多，合金成本较高，202010243677.3中未体现SSC中的加载应力值，202010095591.0中SSC加载应力值只达到屈服强度的72%。申请号为201910926221.4“富H2S环境用低屈强比抗腐蚀管线钢钢带及其生产方法”，其通过炼钢倒角结晶器、热模拟实验以及冷却段参数调整能够生产出符合标准要求的抗酸管线钢产品，且SSC抗加载应力达到实际屈服强度的80%。但是，如何生产出高于抗酸标准APISpec5L（46版）PSL2中HIC、SSC要求的抗酸性介质腐蚀的管线钢产品，适应逐步恶略的石油输送环境，成为一个亟待解决的技术难点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高抗酸性介质腐蚀管线钢，具有高于标准要求的高抗酸性介质腐蚀性能，本专利技术还提供一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是：一种高抗酸性介质腐蚀管线钢，所述钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.025-0.035%，Si:0.10-0.20%，Mn：1.10-1.30%，P≤0.012%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.030-0.050%，Mo：0.10-0.16%，Ti：0.010-0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术高抗酸性介质腐蚀管线钢成分设计方案中，在保证产品抗腐蚀性能和强韧性的基础上，去除了高成本的Cu、Ni元素，采用低C低P低Mn低S成分，并通过添加Nb来提高钢的力学性能，添加Mo促进针状铁素体的形成，总体保证钢力学性能和高抗酸性介质腐蚀性能。一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷取工序；所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.025-0.035%，Si:0.10-0.20%，Mn：1.10-1.30%，P≤0.012%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.030-0.050%，Mo：0.10-0.16%，Ti：0.010-0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。上述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，所述转炉冶炼工序，为了降低成分偏析对材料抗腐蚀性能的影响，转炉冶炼终点低温出钢，高碱度、高氧化性实现低碳低磷冶炼，转炉吹氧量控制在50-60Nm3/吨钢，吹氧流量设定800-850Nm3/min，终点氧控制在700-900ppm，吹炼过程石灰加入量48-52kg/吨钢，出钢C≤0.025wt%,P≤0.009wt%，出钢温度1610-1630℃。上述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，所述转炉冶炼工序，转炉吹炼确保1次终点命中率，废钢配比加入量不大于钢水总重量的0.12，转炉出钢1/4加合金，出钢1/2加石灰，石灰加入量3-4kg/吨钢。上述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，所述精炼LF采用大渣量深脱硫，石灰加入量9.5-10kg/吨钢，同时利用电脑一级操作系统自动调整空气阀开度，保证整个冶炼过程中钢包炉内微正压，最大限度避免钢水增N和被氧化，最终保证钢水出站S在0.001wt%以下；精炼过程采用电解锰调整Mn含量，电脑一级操作系统控制电极送电升温由3档短弧化渣模式调整为5档长弧加热模式，氩气流量调整至钢包透气砖上方钢液翻动直径20-30cm，最大程度减少精炼LF环节的增C、增N问题。上述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，所述RH精炼工序，RH真空循环时将环流气量调整在2500-2800NL/min，纯脱气时间10-15min，达到良好的脱气去夹杂效果。上述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，所述连铸工序，连铸全程采用保护浇铸，过热度控制在15-25℃，拉速1.0-1.1m/min，结晶器倒角角度44.8°，倒角宽度40mm，结晶器水槽内水流速设定为6.6m/s，倒角结晶器窄面水量550L/min，宽面水量4250L/min，扇形段采用动态压下，总压下比为铸坯原始厚度的3.5%。上述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，所述轧制工序，板坯加热温度1200±20℃，粗轧末道次压下要求25-27%，中间坯厚度为铸坯厚度的22-24%，终轧温度870±20℃；所述冷却工序采用集中冷却模式，冷却水温20-30℃，冷速25-40℃/s；所述卷取工序，卷取温度400±50℃。本专利技术所述钢带厚度区间为3-16mm。本专利技术所述钢带参考标准APISpec5L（46版）PSL2。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高抗酸性介质腐蚀管线钢生产方法。通过对生产中大量抗酸实验合格与不合格双抗管线钢的对比分析：发现HIC不合格管线钢带状评级多为C类≥1.0级，电子探针检测多为C、Mn、P成分偏析，夹杂物检测有30-50um的A类和B类夹杂物。根据文献资料显示，一般认为，钢中MnS和氧化铝类夹杂不利于提高抗腐蚀能力，因为在抗硫化氢腐蚀钢中，硫化物和氧化物的带状组织一方面会成为氢析出的聚集点，同时还会导致钢材性能的不均匀，降低钢的韧性和强度。为了改善或消除带状组织，在钢水处理过程中通常采用Ca处理的手段来改变夹杂物的形态，使之在轧制过程中呈球状。一般要求钢中A类、B类、C类夹杂物均不大于1级，D类夹杂物均不大于1.5级，且四者总和不大于3.5级。因此，按照以上思路，对成分工艺进行优化创新，炼钢工序从严格控制对偏析有重要影响的Mn、P、C、S元素和夹杂物含量两方面思路解决技术关键点：1、成分设计中，保证产品抗腐蚀性能和强韧性的基础上，同时考虑资源节约的需要，去除了高成本的Cu、Ni元素，为了降低成分偏析对材料抗腐蚀性能的影响，严格控制了易偏析元素Mn、P、S元素的含量，并通过添加Nb来提高钢的力学性能，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抗酸性介质腐蚀管线钢，其特征在于：所述钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.025-0.035%，Si:0.10-0.20%，Mn：1.10-1.30%，P≤0.012%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.030-0.050%，Mo：0.10-0.16%，Ti：0.010-0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高抗酸性介质腐蚀管线钢，其特征在于：所述钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.025-0.035%，Si:0.10-0.20%，Mn：1.10-1.30%，P≤0.012%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.030-0.050%，Mo：0.10-0.16%，Ti：0.010-0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。


2.如权利要求1所述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢，其特征在于：所述管线钢钢带厚度区间为3-16mm；组织为细小均匀的针状铁素体＋少量的珠光体，珠光体所占体积百分比不超过3%；晶粒度12-13级；-40℃CTOD特征值≥0.75mm，抗HIC实验总体CLR：0，CTR：0，CSR：0；SSC实验实际屈服强度90%应力合格率100%。


3.一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，包括转炉冶炼、LF+RH精炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷取工序；其特征在于：所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.025-0.035%，Si:0.10-0.20%，Mn：1.10-1.30%，P≤0.012%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.030-0.050%，Mo：0.10-0.16%，Ti：0.010-0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。


4.如权利要求3所述的一种高抗酸性介质腐蚀管线钢的生产方法，其特征在于：所述转炉冶炼工序，转炉吹氧量50-60Nm3/吨钢，吹氧流量设定800-850Nm3/min，终点氧控制在700-900ppm，吹炼过程石灰加入量48-52kg/吨钢，出钢C≤0.025wt%,P≤0.009wt%，出钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，李耀强，李俊生，贾改风，李冠楠，李红俊，裴庆涛，亢庆锋，
申请(专利权)人：邯郸钢铁集团有限责任公司，河钢股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13