【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特殊用途管线钢制造领域，尤其涉及一种具有抗氢脆性能的x70级管线钢板及制造方法。
技术介绍
1、氢能作为一种零碳高效新能源，可有效缓解温室效应，在世界能源转型中的应用价值日益凸显。氢的输送是氢能利用的重要环节，安全高效的输氢技术是氢能大规模商业化发展的前提。利用管道进行氢气的长距离运输具有极高的经济价值，管道输氢具有输送量大、能耗少、成本低等特点。然而，在氢气输送以及使用过程中与其相接触的金属材料都有可能发生氢损伤进而失效。氢损伤是指在金属中由于含有氢或金属中的某些成分与氢发生反应而造成金属的力学性能发生改变的现象。现已建成的管线钢设计之初仅限于输送石油天然气等介质，在高压氢气环境下会发生氢损伤，导致材料的韧性和塑性降低，易使材料发生开裂或脆断。目前，现有输氢管道均为x52及以下钢级，管线输送能力有限，阻碍输氢管线往高压力发展。
2、现有技术中，专利申请号为202310743976.7，公开了一种tmcp掺氢输氢用管线钢的生产方法，钢板除了具备x52钢级管线钢应有的力学性能外，还具备良好的氢环境兼容性能。该方法si含量控制在0.12％-0.3％，si含量过高，会降低mo在钢中溶解度，抑制mo促进(mo，v)c析出的作用，最终降低vc作为氢陷阱的功能；并且si含量过高将显著降低钢的可焊性，难以满足管线用钢对于焊接的要求，钢板焊接难度大；该方法mn含量控制在0.95％-1.05％，易与s结合形成mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。此外，该方法生产钢板屈服强最高为457mpa，且仅考察6.3mpa
3、专利申请号为202111145706.3，公开了一种海洋用抗氢致开裂x80级管线钢及其制造方法，钢板力学性能达到x80钢级，采用nace标准试验方法进行浸泡试验后，氢致开裂敏感性参数(裂纹敏感率csr、裂纹长度敏感率clr、裂纹厚度敏感率ctr)均为0。该方法mn含量控制在1.75％-1.95％，易与s结合形成mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。此外，该方法只做了抗hic实验，未进行氢环境下慢拉伸实验，氢环境条件下检验项目不充分，难以确保材料在氢环境中的安全性。
4、专利申请号为202310299992.1，公开了一种x52mh掺氢输氢管线钢及其生产方法，钢板在满足x52钢级力学性能的同时具备良好的抗腐蚀性能与抗氢脆性能。该方法mn含量控制在1％-1.1％，易与s结合形成mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。该方法未添加v，未利用vc作为氢陷阱。采用调质工艺，将钢板二次加热，生产过程中能耗大，生产效率低；此外，该方法生产钢板屈服强最高为452mpa，相比本方法生产的屈服强度在490mpa以上的钢板强度相差一个钢级以上，难以满足未来高强度、高压力的需求。
5、专利申请号为202310263491.8，公开了一种抗氢脆管线钢及其制备方法和应用，钢板屈服强度达到x70级，且在10mpa高压氢环境中氢脆敏感性≤18％。该方法mn含量控制在1.3％-1.5％，易与s结合形成mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。采用调质工艺，将钢板二次加热，生产过程中能耗大，生产效率低。
6、专利申请号为202210455726.9，公开了一种具备优异抗氢致开裂性能的管线钢板及其制备方法，钢板屈服强度达到x70级，且具有优异的抗氢致开裂性能。该方法mn含量控制在0.8％-1.8％，易与s结合形成mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。该钢板组织包括8-10％珠光体，而珠光体对于氢脆较为敏感，在高压氢环境中易发生氢脆。此外，本方法未进行氢环境下慢拉伸实验，氢环境条件下检验项目不充分，难以确保材料在氢环境中的安全性。
7、专利申请号为202211036380.5，公开了一种耐酸抗氢x70管线钢及其制备方法，钢板力学性能为x70级。该方法基于第三代夹杂物冶金技术，通过合理添加mg、ti、ca元素进行复合脱氧，在不大幅增加材料制备成本的前提下实现优异的耐酸抗氢性能。该方法mn含量控制在1.2％-1.4％，含量过高，夹杂物球化处理并不充分。从实施例图6中可以看出钢板中依旧有具有尖锐夹角的mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。钢板未添加v元素，未能有效利用vc形成氢陷阱，以降低材料氢脆敏感性；此外，该方法未考察材料在氢环境下力学性能，难以直接应用于临氢环境。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有抗氢脆性能的x70级管线钢板及制造方法，该管线钢具有优异的耐氢脆性能，在a溶液环境下氢致开裂性能指标csr、clr、ctr可均为0，能够直接应用在临氢环境。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种具有抗氢脆性能的x70级管线钢板，该管线钢板中化学成分按质量百分比为：c0.03％～0.04％，si 0.10％～0.11％，mn 0.50％～0.52％，p≤0.004％，s≤0.001％，ni0.20％～0.30％，mo 0.10％～0.15％，nb 0.04％～0.05％，v 0.02％～0.03％，ti 0.01％～0.015％，余量为fe和不可避免的杂质元素；
4、所述的钢板的微观组织为多边形铁素体、针状铁素体等耐氢脆组织，其中多边形铁素体的体积占比75％～80％，针状铁素体的体积占比20％～25％；同时基体上弥散分布nbc、tic和vc。
5、所述的管线钢板的屈服强度≥490mpa；抗拉强度≥580mpa；-20℃冲击功≥200j；根据标准gbt8650-2015，在a溶液环境下氢致开裂性能指标csr、clr、ctr均为0；在0.5mol/l硫酸+2g/l硫脲溶液中充氢12h后(电流密度10ma/cm2)进行慢应变速率拉伸实验ssrt，应变速率为1e-5/s，试样断后延伸率大于空气环境下的90％；在14mpa高压氢气环境下进行慢应变速率拉伸实验，应变速率为1e-5/s，试样断后延伸率大于空气环境下的85％。
6、具有抗氢脆性能的x70级管线钢板中主要合金元素作用和范围说明如下：
7、碳c：c是钢中仅次于fe的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接等性能。c通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但提高c含量对钢的塑性、韧性和焊接性有负面影响。并且，c含量过高会会在钢板厚度中心处产生中心偏析，并导致珠光体、粒状贝氏体、马氏体等氢脆敏感组织产生，降低材料抗氢脆性能。为此，将c含量范围设定为0.03％～0.04％。
8、硅si：si是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂，能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。提高si的含量，可以减少fe3c的析出倾向，让更多的c和v析出产生氢陷阱vc，降低材料氢脆敏感性。si含量过高，将显著降低钢的塑性、韧性与可焊性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有抗氢脆性能的X70级管线钢板，其特征在于，该管线钢板中化学成分按质量百分比为：C 0.03％～0.04％，Si 0.10％～0.11％，Mn 0.50％～0.52％，P≤0.004％，S≤0.001％，Ni 0.20％～0.30％，Mo 0.10％～0.15％，Nb 0.04％～0.05％，V 0.02％～0.03％，Ti 0.01％～0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
2.根据权利要求1所述的一种具有抗氢脆性能的X70级管线钢板，其特征在于，所述的管线钢板的屈服强度≥490MPa；抗拉强度≥580MPa；-20℃冲击功≥200J；根据标准GBT8650-2015，在A溶液环境下氢致开裂性能指标CSR、CLR、CTR均为0；在0.5mol/L硫酸+2g/L硫脲溶液中充氢12h后进行慢应变速率拉伸实验SSRT，应变速率为1e-5/s，试样断后延伸率大于空气环境下的90％；在14MPa高压氢气环境下进行慢应变速率拉伸实验，应变速率为1e-5/s，试样断后延伸率大于空气环境下的85％。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有抗氢脆性能的X7
4.根据权利要求3所述的一种具有抗氢脆性能的X70级管线钢板的制造方法，其特征在于，所述的加热工艺为：连铸后的坯料再加热，加热温度为1150～1250℃，在炉总时长为4～6h；高压水除鳞，除鳞后的连铸坯温度≥1120℃。
5.根据权利要求3所述的一种具有抗氢脆性能的X70级管线钢板的制造方法，其特征在于，所述的轧制采用两阶段轧制，第一阶段再结晶区轧制时，终轧温度≥980℃，中间坯厚度与钢板成品厚度比值≥2；第二阶段未再结晶区轧制，开轧温度910～930℃，终轧温度≥800℃。
...【技术特征摘要】
1.一种具有抗氢脆性能的x70级管线钢板，其特征在于，该管线钢板中化学成分按质量百分比为：c 0.03％～0.04％，si 0.10％～0.11％，mn 0.50％～0.52％，p≤0.004％，s≤0.001％，ni 0.20％～0.30％，mo 0.10％～0.15％，nb 0.04％～0.05％，v 0.02％～0.03％，ti 0.01％～0.015％，余量为fe和不可避免的杂质元素；
2.根据权利要求1所述的一种具有抗氢脆性能的x70级管线钢板，其特征在于，所述的管线钢板的屈服强度≥490mpa；抗拉强度≥580mpa；-20℃冲击功≥200j；根据标准gbt8650-2015，在a溶液环境下氢致开裂性能指标csr、clr、ctr均为0；在0.5mol/l硫酸+2g/l硫脲溶液中充氢12h后进行慢应变速率拉伸实验ssrt，应变速率为1e-5/s，试样断后延伸...
【专利技术属性】
技术研发人员：李天怡，刘文月，安涛，孙美慧，代春朵，刘鑫，张佳敏，李江文，臧岩，刘津伊，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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