一种抗酸腐蚀管线钢板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗酸腐蚀管线钢板及其制备方法，采用在低碳硅锰基础上、添加铬钒强化，通过镁处理改善钢的各向异性，减轻中心偏析、疏松，使钢板在具有优异力学性能的同时，显著地提高了钢板的止裂性能和抗酸腐蚀性能。采用柔性轧制技术，通过调节精轧温度、终冷温度和冷却速率，获得不同相变组织，从而生产出不同强度等级的抗酸腐蚀管线钢板；采用不同冷速和终冷温度，实现了对组织的良好调控；采用柔性轧制技术，在相同成分体系下，通过不同的轧制和冷速控制，即可使同一炉钢水浇铸的连铸坯能够生产出不同等级钢板；该技术使钢板的轧制、冷却工艺得到深入的开发和利用，满足不同强度等级用户的需求，充分展示了轧制冷却过程对性能的精准控制。对性能的精准控制。对性能的精准控制。

【技术实现步骤摘要】
一种抗酸腐蚀管线钢板及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种抗酸腐蚀管线钢板及其制备方法。

技术介绍

[0002]油气资源开发量逐年增加，但油气品质呈下降趋势，油气中Cl
‑
、SO
42
‑
等含量，特别是硫化物等酸性物质含量增大，同时超大管径、高压输送技术的运用，管线钢流体冲刷腐蚀与腐蚀疲劳加剧。一方面，恶化管道服役环境，造成油、气泄露的事故越来越多；另一方面，油、气泄露会造成严重人员伤亡和环境污染，将会带来重大的经济损失。因此，酸性油田中页岩气和石油的开采对集输管道用管线钢的抗酸性能提出了更高的要求，需要尽快开发更为经济、安全、环保的抗酸管线钢。
[0003]现有技术中，抗酸腐蚀管线钢板通常采用较高含量的C、Si、Mn，其制备得到的抗酸腐蚀管线钢板，其抗酸腐蚀性能、止裂性能不佳，同时在生产制备过程中其控轧控冷技术无法使连铸坯心部组织得到有效细化，中心偏析无法有效消除，致使在抗HIC试验中易在钢板心部出现裂纹，抗酸腐蚀性能不佳。
[0004]中国专利CN1715435A公布《具有抗HIC性能X80管线钢及其热轧板制造方法》，该合金配方采用C：0.025～0.055％、Si：0.19～0.30％、Mn：1.70～1.95％、V：0.045～0.065％、Ti：0.015～0.04％，Ni：0.25～0.35％、Mo：0.20～0.40％、Cu：0.20～0.40％、Nb：0.02～0.10％；该合金配比采用是低碳高锰，添加钼、镍、铌、钒和铜等贵重合金，该合金设计对于组织转变和性能提高有利，但中心偏析严重，合金价格高、生产成本较高。
[0005]中国专利CN113388785B公布《一种抗酸管线钢板及其制备方法》，采用的成分设计为C：0.02～0.04％、Si：0.15～0.20％、Mn：0.3～0.5％、P≤0.012％、S≤0.002％、Nb：0.072～0.10％、Cr：0.6～0.9％，采用是低碳低锰、添加大量铌元素，合金成本较高，较高的硅造成中心偏析无法有效去除，对抗HIC、SSC性能不利。
[0006]中国专利CN112226699B公布了《一种抗酸性管线钢的生产方法》，其钢的化学成分为C：0.02～0.04％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.10～1.25％、P≤0.010％、S≤0.0015％、Nb：0.015～0.045％、Mo：0.08～0.15％、Ni：0.08～0.15％，Cu：0.08～0.20％、Pcm＝0.12～0.14％，采用在线淬火+回火工艺，生产8～26.4mmX65MS管线钢；由于增加了在线热处理工艺，生产线较长，生产工艺复杂，生产成本较高。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的缺陷，即现有抗酸腐蚀管线钢板的抗酸性能、止裂性能不佳；连铸板坯心部组织无法得到有效细化、中心偏析无法有效消除的问题；本专利技术采用低碳硅锰、添加铬钒合金强化的成分设计，以独特的柔性轧制工艺，使钢板在具有优异力学性能的同时，显著提高了钢板的止裂性能和抗酸腐蚀性能；解决了现有钢板在抗HIC、SSCC试验中易在钢板心部出现裂纹，抗酸腐蚀性能不佳等问题。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种抗酸腐蚀管线钢板，包括如下质量百
分比的化学成分，C：0.01
‑
0.03％、Si：0.05
‑
0.10％、Mn：0.15
‑
0.30％、P≤0.010％、S≤0.002％、Cr：0.90
‑
1.20％、V：0.08
‑
0.12％、Mg：0.0010～0.0025％、H≤0.0002％，O≤0.0015％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0009][C]元素是提高强度的最有效元素，但C含量高引起偏析现象严重，对焊接性能不利，另外，C元素偏高易产生带状组织，有害气体易在带状组织处聚集，促进HIC裂纹产生，抗H2S性能恶化，因此C含量控制在0.01
‑
0.03％。
[0010][Si]含量过高易在钢板表面形成铁橄榄石，在生产过程中不易去除，且影响钢板表面质量，另外，Si元素会降低焊接接头的低温韧性，因此Si含量控制在0.05
‑
0.10％。
[0011][Mn]元素是最为常见的强化元素，在钢中Mn易与S结合形成MnS夹杂，H2S中的H极易在MnS夹杂处偏聚，形成裂纹，导致钢板开裂；此外，当钢中的Mn含量超过1.20％时，容易在连铸坯中形成中心偏析，导致抗HIC开裂，因此Mn含量控制在0.15
‑
0.30％。
[0012][Cr]元素可提高钢板淬透性，促进相变，减少钢板带状组织，抑制珠光体形成，另外，在高温H2S或H2S
‑
H2的腐蚀介质中，一般常用钢为Cr
‑
Mo钢，在有些腐蚀较为严重部位，钢中Cr有抑制硫醇吸附的作用，会在所形成的表面膜内产生稳定的尖晶石型FeCr2S4，在钢中形成钝化膜，抑制有害气体进入，提高钢板抗酸腐蚀性能；因此，Cr含量控制在0.90
‑
1.20％。
[0013][V]：铁素体容易以VN为核心形核长大。在奥氏体向铁素体转变前，如果在奥氏体晶界或晶内存在许多分散的一定尺寸大小的VN或V(C,N)粒子，则促进铁素体转变。而固溶V对珠光体转变还有一定的推迟作用，客观上相当于扩大了先共析铁素体转变的温度区间，从而增加了铁素体转变的面积分数，促进钝化膜的析出，提高了抗酸腐蚀性能；因此，V含量控制在0.08～0.12％。
[0014][Mg]元素为了精确地控制夹杂物类型和尺寸，确保钢水凝固过程中夹杂物尺寸在10μm以下，可以采用镁处理，它的原理是：易变形MnS夹杂转变为高熔点、难变形的MgS球状夹杂或Al2O3‑
MgO
‑
MnS复合夹杂，使簇状Al2O3夹杂转变为小颗粒的Al2O3‑
MgO复合夹杂物，对海底抗酸管线的氢致开裂(HIC)和应力腐蚀开裂(SSCC)有利，因此，钢中Mg含量控制在0.0010％～0.0025％。
[0015][P]、[S]：钢中硫含量大于0.005％时，随着钢中硫含量的增加，HIC的敏感性显著增加。当钢中硫含量小于0.002％时，HIC明显降低。由于硫易与锰结合生成MnS夹杂物，钢中硫化夹杂物的存在增大HIC的敏感性，磷在钢中是一种易偏析元素，偏析区的淬硬性约是碳的2倍。P的偏析促使HIC形成，P形成的夹杂能引起钢的红脆性和塑性降低，增加金属的增氢效果，从而降低钢在酸性介质和H2S介质中的稳定性。降低P的含量可以明显提高钢的抗HIC性能，控制S≤0.002％、P≤0.010％。
[0016][H]、[O]：H是导致白点和发裂的主要原因，氢的质量分数越高，HIC产生的几率越大，腐蚀率越高，平均裂纹长度增加越显著。除此之外，还要避免在后续工序中加入的造渣剂、变性剂、合金剂、保护渣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗酸腐蚀管线钢板，其特征在于，包括如下质量百分比的化学成分C：0.01
‑
0.03％、Si：0.05
‑
0.10％、Mn：0.15
‑
0.30％、P≤0.010％、S≤0.002％、Cr：0.90
‑
1.20％、V：0.08
‑
0.12％、Mg：0.0010～0.0025％、H≤0.0002％，O≤0.0015％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的抗酸腐蚀管线钢板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
①
按配方比例称取各组分原料，然后进行冶炼，得到钢水，所述钢水包括如下质量百分比的化学成分C：0.01
‑
0.03％、Si：0.05
‑
0.10％、Mn：0.15
‑
0.30％、P≤0.010％、S≤0.002％、Cr：0.90
‑
1.20％、V：0.08
‑
0.12％、Mg：0.0010～0.0025％、H≤0.0002％，O≤0.0015％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；
②
冶炼过程包括铁水脱硫、转炉冶炼、钢包精炼、RH真空精炼、镁处理步骤，得到钢水；
③
将钢水连铸成连铸坯，依次采用柔性轧制工艺，对连铸坯进行加热、粗轧、精轧、层流冷却和缓冷处理，分别得到X65MS、X70MS级别的抗酸腐蚀管线钢板。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤
③
所述对连铸坯加热温度为1160
‑
1170℃，加热时间为120min，所述连铸坯的厚度为250mm；粗轧开轧温度1130
‑
1140℃，粗轧最后一道次温度960
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，刘志璞，康海军，韩宇，宫震，左远宏，王全洲，王亚东，
申请(专利权)人：本钢板材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：