一种高应变强化低屈强比管线宽厚板及其生产方法技术

本发明专利技术提供了一种高应变强化低屈强比管线宽厚板及其生产方法,该宽厚板的成分按重量百分比计如下：C：0.050％～0.080％、Si：0.26％～0.45％、Mn：1.30％～1.49％、Nb：0.010％～0.039％、V：0.041％～0.079％、N:0.005％～0.008％、Ti：0.008％～0.020％、Cr：0.15％～0.25％、Mo＜0.10％、Ni＜0.12％、Al：0.010％～0.025％、P≤0.010％、S≤0.002％、H≤0.00015％、O≤0.0020％；宽厚板CE

【技术实现步骤摘要】
一种高应变强化低屈强比管线宽厚板及其生产方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及一种高应变强化低屈强比管线宽厚板及其生产方法。

技术介绍

[0002]石油和天然气是世界能源的重要组成部分。随着社会的发展，油气资源的需求和消耗不断增大。为了增加油气资源供给，油气项目不断向海洋、高寒、地质活跃区、穿越区等地质和环境复杂的地区延伸。由于该类地区的服役条件苛刻，对相应的油气输送管线用钢提出了严苛的要求；产品不仅要满足高强度要求，而且，必须具备良好的止裂韧性、应变强化性和低屈强比等综合性能，同时，高效率、大输量是油气管道建设的主要发展方向和基本要求，要求油气输送管线用钢需兼具厚壁、大板宽等尺寸规格特征。另外，该类产品在焊接后特别是在进行钢管与钢管连接的环焊时易出现焊接热影响区软化问题，导致强度和硬度降低，直接影响服役的安全性，因此，必须具有良好的焊接性和低的焊接软化率。
[0003]目前，国内外对高应变性、高塑性等管线用钢板有一些研究，经检索发现了部分专利和文献，但其所记载的内容与本专利技术技术方案所述成分、生产方法、性能、产品类别和尺寸规格等方面存在明显差异。
[0004]专利文献《一种X70抗大变形管线钢及制造方法》(CN106319390B)公开了一种X70级抗大变形管线钢，成分中采用高Ni(0.15％～0.55％)、高Nb(0.04％～0.10％)设计，合金成本高；工艺上采用控轧控冷+两相区淬火及回火等工艺，生产工序复杂，制造周期长。
[0005]专利文献《一种高均质L485海洋管线管用高应变钢板及制造方法》(CN111304534B)公开了一种L485海洋管线管用高应变钢板及其生产方法，成分中加入较多Ni、Cr、Cu等元素来保证性能，成本高；生产方法方面，采用控轧控冷+热处理等工艺，生产工序多，能耗和成本高。
[0006]专利文献《一种既具耐海水腐蚀又具抗大变形的X80级管线钢板及其制造方法》(CN111961957A)公开了一种抗大变形的X80级管线钢板及生产方法，采用低C、低Mn和高Ni、高Cr设计，合金及冶炼成本高。
[0007]专利文献《NbC纳米颗粒强化X80塑性管用钢板及其制造方法》(CN109023069A)公开了一种X80级塑性管用钢板及其生产方法，成分中贵重合金Nb、Ni含量高，经济性不足；生产方法方面，在钢板完成控轧控冷之后需要采用高温固溶+中温处理工艺达到NbC强化效果，能耗和成本高，制造周期长。
[0008]相关文献：《厚壁X70管线钢的组织和性能》(《材料热处理学报》第37卷4期，贾书君，刘清友，李拔)公开了一种海洋管线用厚壁X70管线钢，文献主要研究了微观组织和性能的相关性，涉及的产品和生产方法较少。
[0009]综上所述，现有技术对高应变强化低屈强比管线宽厚板，特别是兼具高止裂韧性、高应变强化性、低屈强比、低焊接软化性及厚规格等综合技术特征的管线宽厚钢板产品及其生产技术的研究尚有不足。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于克服上述问题和不足而提供一种具备高强度、高止裂韧性、高应变强化性、低屈强比、低焊接软化性的厚度≥25mm高应变强化低屈强比管线宽厚板及其生产方法。
[0011]本专利技术目的是这样实现的：
[0012]本专利技术所述一种高应变强化低屈强比管线宽厚板的厚度≥25mm，宽度＞1600mm；成分中以C、Mn、Cr、V为基础，采用低Mn设计，适当降低屈服强度和屈强比，促进应变性能提升，通过Cr、Si的添加，保证抗拉强度，通过V、C、N含量控制，在发挥强化作用的同时，获得适量的V(CN)析出，重点利用V的有益作用实现对相变和焊接软化的有利影响，提升综合性能；通过降低P、S、H、O含量和控制连铸坯质量等减少对韧性的不利影响；配以与合金成分相匹配的冶炼、加热、轧制和冷却等生产工艺使钢板获得高强度、高止裂韧性、高应变强化性、低屈强比和低焊接软化性及厚规格等综合技术特征及理想的微观组织。
[0013]一种高应变强化低屈强比管线宽厚板，该宽厚板的成分按重量百分比计如下：C：0.050％～0.080％、Si：0.26％～0.45％、Mn：1.30％～1.49％、Nb：0.010％～0.039％、V：0.041％～0.079％、N:0.005％～0.008％、Ti：0.008％～0.020％、、Cr：0.15％～0.25％、Mo＜0.10％、Ni＜0.12％、Al：0.010％～0.025％、P≤0.010％、S≤0.002％、H≤0.00015％、O≤0.0020％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0014]进一步，宽厚板中Nb+V：0.06％～0.10％，Ti/N≤3。
[0015]进一步，宽厚板CE
IIW
控制在0.35％～0.40％，CE
Pcm
控制在0.15％～0.19％，其中CE
IIW
＝C+Mn/6+(Cr+Mo)/5+(Ni+Cu)/15，
[0016]CE
Pcm
＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
[0017]进一步，宽厚板的微观组织为多边形铁素体+贝氏体+碳氮化物析出，多边形铁素体体积百分比30％～80％，12μm及以下铁素体数量占铁素体总量的60％以上，贝氏体组织中板条贝氏体占比≥40％，多边形铁素体与贝氏体的硬度差为≥60HV，钢板基体中含有质量分数0.02％～0.07％的碳氮化物析出，其中10nm以下的碳氮化物析出占全部碳氮化物析出的数量百分比≥30％。
[0018]进一步，宽厚板的厚度≥25mm，宽度＞1600mm，横向屈服强度可达到420～520MPa，横向抗拉强度达到620～700MPa，横向屈强比＜0.75，
‑
60℃横向冲击功均值≥250J，
‑
20℃横向DWTT剪切面积≥85％；纵向屈服强度可达到400～500MPa，纵向抗拉强度达到600～680MPa，纵向均匀延伸率U
EL
≥11％，纵向屈强比＜0.73，纵向应变硬化指数≥0.11，钢板所制钢管强度能够达到X70级，焊接接头软化率≤15％。
[0019]本专利技术成分设计理由如下：
[0020]C可以显著提升强度，还能够在钢板中温形变、保温时和焊接过程中与V、Nb等形成细小析出，从而，实现增加形核位置、细化微观组织、提升强度和降低焊接接头软化等有益效果；同时，以固溶形式存在的C能够增加多相组织中硬相的强度和硬度，使软硬相力学性能差异增加，有利于屈强比的降低；但是，碳的增加对塑性和韧性不利；本专利技术中C控制在0.050％～0.080％较为适宜。
[0021]Si可以提高淬透性和强度，使应变硬化率升高；但其含量过高会使组织中M/A增加，韧性和塑性降低，本专利技术中其适宜范围为0.26％～0.45％。
[0022]Mn能够提高强度，但易导致屈强比升高；同时，Mn还可以提高奥氏体稳定性，降低相变温度，对细化晶粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高应变强化低屈强比管线宽厚板，其特征在于，该宽厚板的成分按重量百分比计如下：C：0.050％～0.080％、Si：0.26％～0.45％、Mn：1.30％～1.49％、Nb：0.010％～0.039％、V：0.041％～0.079％、N:0.005％～0.008％、Ti：0.008％～0.020％、Cr：0.15％～0.25％、Mo＜0.10％、Ni＜0.12％、Al：0.010％～0.025％、P≤0.010％、S≤0.002％、H≤0.00015％、O≤0.0020％；宽厚板CE
IIW
控制在0.35％～0.40％，CE
Pcm
控制在0.15％～0.19％，其中CE
IIW
＝C+Mn/6+(Cr+Mo)/5+(Ni+Cu)/15，CE
Pcm
＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，余量为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高应变强化低屈强比管线宽厚板，其特征在于，宽厚板中Nb+V：0.06％～0.10％。3.根据权利要求1所述的一种高应变强化低屈强比管线宽厚板，其特征在于，宽厚板中Ti/N≤3。4.根据权利要求1所述的一种高应变强化低屈强比管线宽厚板，其特征在于，宽厚板的微观组织为多边形铁素体+贝氏体+碳氮化物析出，多边形铁素体体积百分比30％～80％，12μm及以下铁素体数量占铁素体总量的60％以上，贝氏体组织中板条贝氏体占比≥40％，多边形铁素体与贝氏体的硬度差异≥60HV，钢板基体中含有质量分数0.02％～0.07％的碳氮化物析出，其中10nm以下的碳氮化物析出占全部碳氮化物析出的数量百分比≥30％。5.根据权利要求1所述的一种高应变强化低屈强比管线宽厚板，其特征在于，宽厚板的厚度≥25mm，宽度＞1600mm，横向屈服强度420～520MPa，横向抗拉强度620～700MPa，横向屈强比＜0.75，
‑
60℃横向冲击功均值≥250J，
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，任毅，王爽，高红，付成哲，王复越，张哲睿，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：