一种经济型氢气输送管线钢及生产方法技术

一种经济型氢气输送管线钢，其组分及wt%为：C：0.03～0.08%，Si：≤0.15%，Mn：0.53～1.19%，P：≤0.012%，S：≤0.0015%，Ti：0.010～0.080%，Al：0.025～0.048%，N：≤0.0045%，O：≤0.002%;方法：经冶炼后浇注成坯；对铸坯加热；粗轧；精轧；冷却；卷取。本发明专利技术屈服强度在298～507MPa，且无需进行热处理，缩短了生产制造流程，降低了整体能耗。降低了整体能耗。降低了整体能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种经济型氢气输送管线钢及生产方法


[0001]本专利技术涉及一种管线钢及生产方法，具体属于氢气输送管线钢及生产方法。

技术介绍

[0002]氢气作为当前大力发展的清洁能源，在未来能源构成占比将大幅提升，预期2050年我国氢能消费总量将达到6000万吨。然而由于管道输送是最经济的氢气长距离输送方式，因此氢气输送专用钢市场需求规模巨大。
[0003]要解决氢气长距离安全输送问题，就需要材料具有良好的抗氢脆性能，具体到材料设计中则需要适宜的成分设计、良好的钢质纯净度和偏析控制水平、低的组织/残余应力、以及良好的性能均一性。
[0004]经检索：
[0005]中国专利申请号为202111089004.8的文献，公开了《一种L360QS输氢管线钢的生产方法》，其钢的化学成分百分含量为C＝0.07％～0.10％、Si＝0.20％～0.30％、Mn＝0.80％～0.90％、P≤0.008％、S≤0.0015％、Alt＝0.025％～0.035％、Nb＝0.010％～0.020％、Ti＝0.015％～0.020％、Cr＝0.10～0.15％、B≤0.0005％、Pcm＝0.16％～0.19％，余量为Fe和不可避免的杂质。按照该文献生产的正火L360QS钢，钢板性能均匀稳定，同板差在40MPa以内；屈服强度：380～420MPa；抗拉强度：480～560MPa；延伸率A50：45％～70％；屈强比≤0.75；
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40℃冲击300～400J；
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30℃落锤剪切面积比：85～100％。A溶液下抗HIC性能指标CLR、CTR、CSR均为0，在浓度10MPaH2实验下，断面收缩率＞60％，延伸率＞26％。但其基于常规抗H2S腐蚀钢的设计理念，采用低碳+低锰+低P、S成分设计，以及采用正火+调质或调质工艺进行生产，解决低钢级产品抗酸性能要求，但其工艺成本较高，且不满足高钢级产品需求。
[0006]中国专利申请号为202210304498.5的文献，公开了《一种L245S输氢管线钢及其生产方法》，钢的化学成分含量为C＝0.03％～0.05％、Si＝0.20％～0.28％、Mn＝0.70％～1.0％、P≤0.010％、S≤0.0015％、Alt＝0.020％～0.040％、Nb＝0.020％～0.030％、Ca≤0.006％、B≤0.0005％、Pcm＝0.08％～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。该文献采用在线淬火+离线回火工艺生产L245S，省去了离线淬火的再加热工艺，工序成本低，生产周期短，钢的合金含量低，钢板性能均匀稳定，具备良好的抗HIC、SSCC性能、抗氢脆性能：在压力6MPa氢环境，屈服强度350～420MPa，抗拉强度440～500MPa，断面收缩率＞50％，延伸率＞25％；在
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20℃冲击试验下，冲击韧性300～400J；在
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20℃落锤试验下，落锤剪切面积比均＞88％。但其同样为基于常规抗H2S腐蚀钢的设计理念，采用低碳+低锰+低P、S成分设计，以及采用正火+调质或调质工艺进行生产，解决低钢级产品抗酸性能要求，导致工艺成本较高，且不满足高钢级产品需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对抗高压氢气输送介质管线需求出发，提供一种屈服强度在298～
507MPa，且无需进行后续热处理的经济型氢气输送管线钢及生产方法。
[0008]实现上述目的的措施：
[0009]一种经济型氢气输送管线钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.08％，Si：≤0.15％，Mn：0.53～1.19％，P：≤0.012％，S：≤0.0015％，Ti：0.010～0.080％，Al：0.025～0.048％，N：≤0.0045％，O：≤0.002％，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0010]优选地：Ti的重量百分比含量为0.019～0.073％。
[0011]优选地：S的重量百分比含量为≤0.0012％。
[0012]优选地：N的重量百分比含量为≤0.0041％。
[0013]进一步地：添加：Cr≤0.30％或Mo≤0.20％或Nb≤0.04％或两种及以上的复合。
[0014]一种经济型氢气输送管线钢的生产方法，其在于步骤如下：
[0015]1)经冶炼后浇注成坯，控制在LF精炼阶段完成成分微调；
[0016]2)对铸坯加热，其间：控制铸坯表面入炉温度不低于650℃，铸坯平均温度不低于700℃，且控制相变率不超过8％；或切割后堆垛缓冷至500℃以下再装炉，控制相变率超过92％；控制加热温度在1200～1280℃。但优选的应采取高温装炉，以降低加热能耗。
[0017]3)进行粗轧，控制粗轧总压下率不低于80％，且粗轧末两道次压下率均不低于23％；
[0018]4)进行精轧：控制精轧总压下率在60～85％，且末两道次压下率均≤10％；控制终轧温度在860～920℃；
[0019]5)进行冷却，在冷却速度为10～40℃/s下冷却至卷取温度；
[0020]6)进行卷取，控制卷取温度在550～700℃。
[0021]进一步地：优选地控制铸坯入炉时的相变率不超过5％。
[0022]本专利技术中各组分及主要工艺的作用及机理
[0023]C：主要为固溶强化作用，提高钢的强度。但C属于易偏析元素，易导致珠光体条带或M/A条带的形成；同时C属于强淬透性元素，C过高时易导致控冷过程中板厚方向组织相变不均；上述结果均导致其不利于抗氢性能。适宜的C含量为0.03～0.08％。当Ti为0.04～0.08％时，其对C的消耗改善了C的偏析作用，C含量可提升至0.05～0.08％。
[0024]Si：在本专利技术中，其主要起到固溶强化作用，同时可辅助脱硫。但Si含量过高时，钢带表面易形成虎皮纹缺陷，而因虎皮纹缺陷导致的钢带表面冷却效率差异，会导致钢带板面组织相变不均，对抗氢性能不利，故Si含量控制在≤0.15％。
[0025]Mn：在本专利技术中，其主要起到固溶强化和提高钢的淬透性作用，但Mn属于强偏析元素，其偏析易导致局部相变温度降低，导致C的偏析加剧，因此应尽量控制Mn的加入量，故将Mn含量控制在0.53～1.19％。
[0026]Ti：在本专利技术中，其主要起到细晶强化和析出强化作用，此外由于Ti是强碳化物元素，TiC的析出可消耗钢中的C，对控制C的偏析有益；同时Ti的弥散析出质点是良好的氢陷阱，可提高抗氢性能。适宜的Ti含量为0.010～0.080％，优选地Ti的重量百分比含量为0.019～0.073％。
[0027]Al：在本专利技术中，其主要的脱氧元素，降低钢种O含量，同时起到固N作用，但过量时易导致中夹杂物尺寸和含量增加，同时降低钢水流动性。适宜加入量为0.025～0.048％。
[0028]P、S、N、O：在本专利技术中，均为限制型元素，P易中心偏析，S易与Mn形成条状夹杂、N易
与Ti结合形成超大尺寸TiN夹杂、O易增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经济型氢气输送管线钢，其组分及重量百分比含量为 ：C：0.03～0.08%，Si：≤0.15%，Mn：0.53～1.19%，P：≤0.012%，S：≤0.0015%，Ti：0.010～0.080%，Al：0.025～0.048%，N：≤0.0045%，O：≤0.002%，其余为Fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种经济型氢气输送管线钢，其特征在于：Ti的重量百分比含量为0.019～0.073%。3.如权利要求1所述的一种经济型氢气输送管线钢，其特征在于：S的重量百分比含量为≤0.0012%。4.如权利要求1所述的一种经济型氢气输送管线钢，其特征在于：N的重量百分比含量为≤0.0041%。5.如权利要求1所述的一种经济型氢气输送管线钢，其特征在于：，添加：Cr≤0.30%或Mo≤0.20%或Nb≤0.04%或其中两种及以上的复...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹航，李利巍，岳江波，宋畅，黄群新，唐璇，张鹏武，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：