一种抗疲劳海洋立管用钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗疲劳海洋立管用钢及其制备方法，属于海洋管线钢制造领域，解决现有海洋立管用钢无法同时具有良好强韧性和高抗疲劳性能的问题。一种抗疲劳海洋立管用钢，化学成分按质量百分比计为：C：0.04～0.07％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.00～1.60％，Nb：0.02～0.06％，V：0.03～0.055％，Ti：0.01～0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni：0.10～0.30％，Mo：0.05～0.25％，P：＜0.005％，S：＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术制备的还有海洋立管用钢，具有良好强韧性和高抗疲劳性能。具有良好强韧性和高抗疲劳性能。具有良好强韧性和高抗疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗疲劳海洋立管用钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及海洋管线钢制造领域，尤其涉及一种抗疲劳海洋立管用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着油气资源需求量日益增大，以及勘探、开采等各项科技技术的不断进步，海洋油气资源的开采渐渐由浅海向深海领域发展。对于我国来说，北起渤海之滨，南至南沙群岛，海域面积辽阔，蕴藏着丰富的海洋资源，其中探明的油气资源当量达4
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吨以上。
[0003]海洋立管系统是海洋油气开发必不可少的关键装备，它连接了海底油气与海面作业平台，进行勘探、钻井、导液、导泥等工作。由于立管所处的海洋环境复杂，时刻都承受风、浪、流、冰和地震等多载荷影响，立管会发生碰撞、波频振动、涡激振动、参激振动等，这些都会造成立管的疲劳损伤和断裂失效，不仅会给工程带来巨大的经济损失，还会对自然环境造成严重的次生灾害。提高海洋立管的抗疲劳性能，可以降低管道管理过程中对管跨段长度和支撑条件的要求，降低海底管道管理运营成本。专利“海洋立管用X65热轧钢板及其制备方法”(申请号：201910334937.5)报道的海洋立管热轧钢板，虽然能够满足立管强韧性能的要求，但是没有综合考虑立管的抗疲劳性能，针对海底油气开采的迫切需求，亟需开发一种新型抗疲劳海洋立管用钢，在满足强韧性能的基础上能够显著提高管材的疲劳性能，为了确保强韧性的同时显著提高立管用钢的抗疲劳性能，合理的组织设计和工艺控制至关重要。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种抗疲劳海洋立管用钢及其制备方法，解决现有海洋立管用钢无法同时具有良好强韧性和高抗疲劳性能的问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种抗疲劳海洋立管用钢，所述抗疲劳海洋立管用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.04～0.07％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.00～1.60％，Nb：0.02～0.06％，V：0.03～0.055％，Ti：0.01～0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni：0.10～0.30％，Mo：0.05～0.25％，P：＜0.005％，S：＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0007]进一步地，所述抗疲劳海洋立管用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.046～0.061％，Si：0.27～0.31％，Mn：1.22～1.58％，Nb：0.04～0.052％，V：0.032～0.052％，Ti：0.014～0.015％，Cr：0.14～0.20％，Ni：0.12～0.19％，Mo：0.13～0.16％，P：＜0.003％，S：＜0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]进一步地，所述海洋立管用钢的微观组织为超细晶铁素体和针状铁素体，超细晶铁素体的平均晶粒尺寸≤6μm。
[0009]进一步地，所述超细晶铁素体体积分数为30％～60％。
[0010]本专利技术还提供了一种抗疲劳海洋立管用钢的制备方法，用于制备上述海洋立管用钢，包括以下步骤：
[0011]步骤1：铁水预处理：KR脱硫后，S含量低于0.002％；
[0012]步骤2：转炉冶炼
‑
精炼
‑
连铸：通过转炉冶炼、炉外精炼及连铸工艺，得到连铸坯；
[0013]步骤3：控轧控冷：将连铸坯进行加热，对连铸坯控轧控冷，得到成品钢，加热温度为1180～1195℃，保温时间为1～2小时。
[0014]进一步地，步骤3中，所述加热温度为1180～1185℃。
[0015]进一步地，步骤3中，所述控轧采用两阶段轧制，第一阶段轧制为粗轧，粗轧开轧温度为1050～1000℃，粗轧终轧温度为990～980℃，最后2
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3道次累计变形量大于50％。
[0016]进一步地，所述两阶段轧制中，第二阶段为精轧，精轧开轧温度为880～820℃，精轧终轧温度为830～780℃，累计变形量大于50％。
[0017]进一步地，所述控冷过程为：经精轧的钢坯空冷至开冷温度后，采用层流冷却的方式进行加速冷却至终冷温度，然后空冷至室温，其中开冷温度为780～700℃，终冷温度为500～400℃。
[0018]进一步地，所述开冷温度为760～700℃，终冷温度为450～400℃。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0020]1、本专利技术通过控制元素种类、元素含量及立管钢的轧制和冷却工艺，保证钢的微观组织为超细晶铁素体+针状铁素体，其中针状铁素体具有优异的综合强韧性能，是海洋立管用钢获得良好强韧性能的基础，在组织中进一步引入超细晶多边形铁素体，增加了组织中高取向差界面的比例，从而提高对疲劳裂纹扩展的阻碍作用，提高海洋立管用钢的抗疲劳性能。
[0021]2、本专利技术在常规Nb微合金化的基础上，配合V微合金化，通过含V第二相的复合析出和二次析出，提高海洋立管用钢环焊接头软化区的强度，避免在该位置产生应力集中，提高了海洋立管环焊缝的抗疲劳性能。
[0022]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0023]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0024]图1为本专利技术实施例1提供的海洋立管用钢的微观组织图；
[0025]图2为本专利技术实施例2提供的海洋立管用钢的微观组织图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种抗疲劳海洋立管用钢，所述抗疲劳海洋立管用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.04～0.07％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.00～1.60％，Nb：0.02～0.06％，V：0.03～0.055％，Ti：0.01～0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni：0.10～0.30％，Mo：
0.05～0.25％，P：＜0.005％，S：＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0027]目前，现有的海洋立管用钢不能满足具有良好强韧性的基础上同时兼具高的抗疲劳性能的要求，本专利技术通过控制元素种类、元素含量及立管钢的轧制和冷却工艺，保证钢的微观组织为超细晶铁素体+针状铁素体，并精确调控组织中各相的比例，解决了海洋立管用钢具有良好强韧性的基础上同时具有高的抗疲劳性能的难题。
[0028]优选地，一种抗疲劳海洋立管用钢，所述抗疲劳海洋立管用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.046～0.061％，Si：0.27～0.31％，Mn：1.22～1.58％，Nb：0.05～0.052％，V：0.032～0.052％，Ti：0.014～0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗疲劳海洋立管用钢，其特征在于，所述抗疲劳海洋立管用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.04～0.07％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.00～1.60％，Nb：0.02～0.06％，V：0.03～0.055％，Ti：0.01～0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni：0.10～0.30％，Mo：0.05～0.25％，P：＜0.005％，S：＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的海洋立管用钢，其特征在于，所述抗疲劳海洋立管用钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.046～0.061％，Si：0.27～0.31％，Mn：1.22～1.58％，Nb：0.04～0.052％，V：0.032～0.052％，Ti：0.014～0.015％，Cr：0.14～0.20％，Ni：0.12～0.19％，Mo：0.13～0.16％，P：＜0.003％，S：＜0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的海洋立管用钢，其特征在于，所述海洋立管用钢的微观组织为超细晶铁素体和针状铁素体，超细晶铁素体的平均晶粒尺寸≤6μm。4.根据权利要求3所述的海洋立管用钢，其特征在于，所述超细晶铁素体体积分数为30％～60％。5.一种抗疲劳海洋立管用钢的制备方法，用于制备权利要求1至4任一项所述的海洋立管用钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：李拔，贾书君，童帅，刘清友，汪兵，
申请(专利权)人：中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：