本发明专利技术公开了一种低裂纹敏感性高韧性的Ｘ１２０级管线钢及生产方法。其成分设计（ｗｔ％）：Ｃ：０．０２～０．０８，Ｍｎ：１．５～２．１，Ｓｉ≤０．５，Ｐ：≤０．０１８，Ｓ：≤０．００２０，Ｔｉ：０．０１～０．０２，Ｎｂ：０．０４～０．１１，Ｖ≤０．０８，Ｂ≤０．００３０，Ａｌｓ：０．０１～０．０４，Ｍｏ：０．１～０．４０，Ｎｉ：０．３～０．５，Ｃｕ≤０．４０，Ｃｒ≤０．３０，其余为Ｆｅ及不可避免的夹杂；并满足公式：Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｃｒ≤１．４及Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ≤０．２３；其步骤：冶炼；将连铸坯加热至１１００～１２５０℃；粗轧并控制结束温度在１０００～１１００℃；精轧并控制结束温度在８００～９００℃；钢板停留１０～６０秒；冷却，终冷温度为≤４５０℃。本发明专利技术加入合金含量少、成本低、钢板的裂纹敏感性低、并宜于大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油天然气管道用钢及生产方法，具体属于低裂纹敏感性高韧性的X120级管 线钢及其生产方法。
技术介绍
为节省管线工程的建设投资、降低运输费用，采用高强度等级的管线钢更加经济合理。 随着管道输送压力的提高，对管道用钢可靠性的要求也越来越高，即要求具有高强度、高的 低温止裂韧性以及良好的焊接性能。目前X70、 X80管线钢已丌始大规模应用于各石油天然气 输送管道工程中，但其管线建设和运行成本较高。人们为了进一歩降低管线建设和运行成本， 研发X100和X120级管线钢，则成为目前国内外管线钢领域的开发热点。随着X80级管线钢被逐渐应用在石油天然气输送管道工程中，XIOO、 X120级管线的前期 开发工作在日本、德国、韩国、加拿大、中国等国陆续展开。1993年美国埃克森美孚石油公 司与R本新日铁和住友金属合作首先开始X120管线钢的开发工作，并于2004年采用新曰铁 生产的外径914 mm、壁厚16 mm的X120钢管建设了世界上首条1. 6 km长的X120管线示范 段。目前国外埃克森美孚石油公司、日本住友金属、新日铁和韩国浦项分别申请了X120级管 线钢的专利，国内仅有宝山钢铁公司于2006年底宣布X120管线钢试制成功，于2007年与华 北石油钢管厂合作，完成了制管评价，并分别申请了X120管线钢和X120管线钢所制直缝埋 弧焊管的专利。国内外目前仅有的几家具备X120级管线钢试生产能力的厂家在X120钢的化学成分设计 上多采用低碳/超低C一高Mn—Nb (V) —Ti系，同时添加高Mo (0. 2 0.8%)、 Cr (0.3 1.0 %)、 Ni (0. 5 2. 5%)和Cu、 B等合金元素，成本很高，对碳当量Ceq和Pcm值没有明确要求(新日铁、NKK、 P0SC0、 IPSC0、宝钢)或要求较高(埃克森美孚石油公司Ceq《0. 7， Pcm《0.35; JFE: Ceq》0.32;住友金属0.27《Pcm《0.30),裂纹敏感性较高，且生产工艺上多采用低温开轧、低温终轧或两相区终轧、轧后加速冷却(冷却速度22 32'C/s),高温回火或热轧态交货，生产工艺对设备能力和控制精度非常严格，不利于大规模生产控制。现有X120级管线钢的试制生产工艺采用高Mo、 Cr、 Ni合金设计，不仅成本高，且由于合金含量加入高，裂纹敏感性较高，冲击韧性难以达到很高水平，且采用低温开轧、低温终轧或两相区轧制，对设备能力要求非常苛刻、轧后冷却速度控制精度要求高，不利于大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了解决X120级管线钢合金成分设计高、生产工艺控制要求严格不利于大规模生产的问题，提供一种加入合金含量少、成本低、生产工艺简单、钢板的裂纹敏感性低、具有超高强度和高韧性、并宜于大规模生产的低裂纹敏感性高韧性X120级管线钢及其生产方法。实现上述目的的技术方案低裂纹敏感性高韧性X120级管线钢及其制造方法，其特征在于该钢采用的成分设计(wt%)为C: 0.02 0. 08， Mn: 1.5 2. 0， Si S0.5, P:《0.018， S:《0.0020， Ti: Ti: 0. 01 0.02， Nb: 0.04 0. 11， V《0.08， B《0. 0030， Als: 0. 01 0. 04， Mo:0.1 0. 40， Ni:O. 3 0.5， Cu《0.40， Cr《0. 30,其余为Fe及不可避免的夹杂；并要满足以下公式(1) Mo+Ni+Cu+Cr《1. 4(2) Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B《0. 23生产权低裂纹敏感性高韧性X120级管线钢的方法，其歩骤1)进行冶炼铁水脱硫一转炉顶底复合吹炼一钢包炉处理一真空(S卜Ca)处理一浇注成板坯；2) 将连铸坯加热至1100 125(TC;3) 进行粗轧控制粗轧结束温度在1000 1100°C;4) 进行精轧控制精轧结束温度在800 90(TC;5) 钢板停留10 60秒；6) 进行冷却冷却速度控制在10 3(TC/秒，终冷温度控制在《45(TC。本专利技术的低裂纹敏感性高韧性X120管线钢各合金成分的作用机理如下本专利技术的碳(C)含量(wt%)为0.02 0.08。低的碳含量可以保证钢具有高的韧性、塑性、优良的焊接性能和抗HIC及抗SSC能力。低碳还可以减少偏析。但要保证良好的耐高温热加工性能和较高的淬透性，碳含量不能太低。本专利技术的锰(Mn)含量(wt%)为1.5 2. 1。高Mn促进贝氏体组织形核，高的Mn/C比可提高屈服强度和冲击韧性，降低析出碳化物的尺寸，促进沉淀强化效应。锰还可提高钢的淬透性，避免过热时的晶粒长大。本专利技术的铌(Nb)含量(wt%)为0.04 0. 11。微量的铌能显著细化晶粒，提高晶粒粗化温度，另可提高钢的淬透性和回火稳定性。铌在控轧过程中，通过抑制再结晶和阻止晶粒长大，可细化奥氏体晶粒尺寸，同时提高钢板再结晶温度，降低乳机负荷。在轧后冷却过程中，NbC和NbN微小质点析出，可起沉淀强化的作用。铌与C、 N元素形成稳定性高且呈颗粒状均匀分布的碳、氮化物，能有效地阻止奥氏体晶粒的长大，使材料能够在较宽的温度范围内进行热加工和焊接。本专利技术的钒(V)含量(wt%)为0 0. 08。钒在轧后冷却过程中，VC和VN微小质点析出，可起沉淀强化的作用。钒的碳、氮化物弥散分布，能有效地阻止奥氏体晶粒的长大。本专利技术的钼(Mo)含量(wt%)为0 0. 40。钼降低Y — a转变温度，抑制多边形铁素体和珠光体形核，在较宽的温度和冷速范围内促进贝氏体组织的形成，从而保证良好的强韧性。本专利技术的镍(Ni)含量(wt%)为0 0. 5，提高控轧钢的低温韧性，还可通过适量加入提高钢的淬透性和强度。本专利技术的磷(P)含量(wt%)为《0.018、硫(S)含量《0.002。为了保证钢板的韧性，需要钢具有较高的纯净度和均质度。而P、 S均是影响性能的有害元素，P高易导致偏析，从而影响钢板组织均匀性；S常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性，特别是横向韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性和增大氢致开裂的敏感性。本专利技术的硅(Si)含量(wt%)为0 0.50。少量的Si能起到固溶强化和提高钢抗拉强度的作用，但硅含量过高会显著降低钢的面缩率和冲击韧性。本专利技术的钛(Ti)含量Ut%)为0.01 0. 02。加入微量的Ti，可细化品粒，提高钢的屈服强度和韧性，还可以在高温下与N结合，形成TiN质点，有利于焊接时热影响区的晶粒控制，改善焊接热影响区的韧性。本专利技术的酸溶铝(Als)含量(wt%)为0.01 0.04，起到脱氧作用，减少钢中氧含量；形成A1N，细化晶粒。本专利技术中适量添加Cu、 O、 B等合金元素，提高钢的强度和淬透性。本专利技术的Mo+Ni+Cu+Cr《1.4X，保证较低的合金成本和碳当量。本专利技术的碳当量(Pcm)《0.23。低的碳当量可以保证高钢级管线钢具有很低的裂纹敏感性和良好的焊接性能，有利于现场焊接。为保证微合金化元素的充分固溶，同时避免加热温度过高导致奥氏体晶粒过分长大，因此，将铸坯加热温度控制在1100 1250°C;通过在再结晶区和未再结晶区两阶段进行粗轧和本文档来自技高网...
【技术保护点】
低裂纹敏感性高韧性Ｘ１２０级管线钢及其制造方法，其特征在于：该钢采用的成分设计为（ｗｔ％）：Ｃ：０．０２～０．０８，Ｍｎ：１．５～２．１，Ｓｉ≤０．５，Ｐ：≤０．０１８，Ｓ：≤０．００２０，Ｔｉ：０．０１～０．０２，Ｎｂ：０．０４～０．１１，Ｖ≤０．０８，Ｂ≤０．００３０，Ａｌｓ：０．０１～０．０４，Ｍｏ：０．１～０．４０，Ｎｉ：０．３～０．５，Ｃｕ≤０．４０，Ｃｒ≤０．３０，其余为Ｆｅ及不可避免的夹杂；并要满足公式： （１）、Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｃｒ≤１．４ （２ ）、Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ≤０．２３
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，郑琳，徐进桥，刘静，贾娟，董中波，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[]
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