【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，尤其涉及一种具有优异抗氢脆性能的x80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。我国在基础研究、应用研究以及示范应用进行了全方位布局，涵盖制氢、储氢、运氢、用氢4个环节。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。现有管线钢材料在高压氢气环境下会发生氢损伤，导致材料的韧性或塑性降低，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，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％，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
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。
4、专利申请号为201711181735.9，公开了一种抗氢致开裂的x80级管线钢的生产方法，钢板具有优异的抗氢致开裂性能。该方法si含量控制在0.20％-0.23％，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；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。
5、专利申请号为202211110087.9，公开了一种高韧性、高抗腐蚀管线钢及其生产方法，生产x80级抗腐蚀管线钢。该方法mn含量控制在1.45％-1.55％，含量过高，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；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优异抗氢脆性能的x80级管线钢板及制造方法，该管线钢具有优异的耐氢脆性能，其屈服强度≥560mpa，抗拉强度≥680mpa。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种具有优异抗氢脆性能的x80级管线钢板，该管线钢板中化学成分按质量百分比为：
4、c 0.03％～0.04％，si 0.10％～0.11％，mn 0.50％～0.52％，p≤0.004％，s≤0.001％，al 0.015％～0.02％，ni 0.20％～0.30％，cr 0.15％～0.20％，mo 0.15％～0.20％，cu 0.15％～0.20％，nb 0.05％～0.06％，v 0.03％～0.04％，ti 0.015％～0.025％，余量为fe和不可避免的杂质元素；
5、所述的钢板的微观组织为针状铁素体、多边形铁素体的耐氢脆组织，其中针状铁素体的体积占比50％～60％，多边形铁素体的体积占比40％～50％；同时基体上弥散分布nbc、tic和vc。
6、所述的管线钢板的屈服强度≥560mpa；抗拉强度≥680mpa；-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(电流密度10ma/cm2)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85％；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80％。
7、具有优异抗氢脆性能的x80级管线钢板的主要合金元素作用和范围说明如下：
8、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％。
9、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。此外，过多的si会降低mo在钢中溶解度，抑制mo促进(mo，v)c析出的作用。为此，将si含量范围设定为0.10％～0.11％。
10、锰mn：mn能提高钢的淬透性，对钢材强度有利；由于mn价格相对便宜，且能与fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小。因此，mn被广泛用于钢中的强化元素。mn含量过高，会加剧连铸坯偏析，增加钢板带状组织等级、组织均匀性变差，对钢板的抗层状撕裂、塑性、低温韧性和焊接性能不利。此外，它还易与s结合形成mns夹杂物，增大局部氢压，成为氢脆的易发位置。为此，将mn含量范围设定为0.50％～0.52％。
11、磷p：p是由矿石带入钢中的，和s类似是有害元素之一。p虽能使钢材的强度、硬度增高，但在钢中形成含p偏析的带状组织会引起塑性、冲击韧性、抗氢脆性能显著降低。因此，选取p含量范围不高于0.004％。
12、硫s：s来源于炼钢的矿石与燃料焦炭，是钢中最常见的有害元素之一，对钢的延展性、韧性、焊接性、耐腐蚀性不利。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有优异抗氢脆性能的X80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：
2.根据权利要求1所述的一种具有优异抗氢脆性能的X80级管线钢板，其特征在于，所述的管线钢板的屈服强度≥560MPa；抗拉强度≥680MPa；-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85％；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80％。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有优异抗氢脆性能的X80级管线钢板的制造方法，其特征在于，包括冶炼、炉外精炼、连铸、加热、轧制、冷却；
4.根据权利要求3所述的一种具有优异抗氢脆性能的X80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
5.根据权利要求3所述的一种具有优异抗氢脆性能的X80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≥820℃。
...【技术特征摘要】
1.一种具有优异抗氢脆性能的x80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：
2.根据权利要求1所述的一种具有优异抗氢脆性能的x80级管线钢板，其特征在于，所述的管线钢板的屈服强度≥560mpa；抗拉强度≥680mpa；-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85％；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80％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李天怡，刘文月，任毅，安涛，代春朵，孙美慧，郭呈宇，秦哲，周天鹏，安文瑞，
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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