一种耐氯离子腐蚀的管道用钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐氯离子腐蚀的管道用钢及其制备方法，所含的化学元素组成是：C：0.008-0.02wt%、Si：0.05-0.15wt%、Mn：0.50-0.85wt%、P：0.01wt%以下、S：0.01wt%以下、Mo：0.8-2.0wt%、Al：0.001-0.02wt%、Ni：0.50-1.2wt%、W：0.02-0.08wt%，余量为Cr和Fe及不可避免的杂质构成，并且其中Cr的含量满足下述所述不等式的条件：2.4-0.49[Mo]+11.8[C]+12.2[W]≤[Cr]≤3.2-0.57[Mo]+9.8[C]+7.2[W]。本发明专利技术所述的钢材的抗拉强度高于800MPa，并且在高氯离子含量的土壤中，具有优良的耐氯离子致腐蚀应力开裂性能，适用于沿海港口等地区含高氯离子环境下埋地管道用钢。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所含的化学元素组成是：C：0.008-0.02wt%、Si：0.05-0.15wt%、Mn：0.50-0.85wt%、P：0.01wt%以下、S：0.01wt%以下、Mo：0.8-2.0wt%、Al：0.001-0.02wt%、Ni：0.50-1.2wt%、W：0.02-0.08wt%，余量为Cr和Fe及不可避免的杂质构成，并且其中Cr的含量满足下述所述不等式的条件：2.4-0.49+11.8+12.2≤≤3.2-0.57+9.8+7.2。本专利技术所述的钢材的抗拉强度高于800MPa，并且在高氯离子含量的土壤中，具有优良的耐氯离子致腐蚀应力开裂性能，适用于沿海港口等地区含高氯离子环境下埋地管道用钢。【专利说明】
本专利技术涉及适于在包含氯离子等腐蚀性环境的苛刻的腐蚀环境中使用的钢材。具体地说，本专利技术涉及沿海地区，例如沿海港口等地区含高氯离子环境下埋地管道用无缝钢管、电缝钢管、焊接钢管等用的钢材及其制备方法。
技术介绍
一直以来，作为埋地管道，例如用于传输石油以及天然气的埋地管道等用的钢材，一般使用碳素钢或低合金钢，然而在沿海地区，由于土壤中氯离子含量较高，其耐腐蚀性不佳。为适应海洋环境中钢铁材料耐腐蚀性能的需要，现有技术中也开发了一些耐氯子腐蚀的钢材。例如日本特许专利第334286号公布了一种具有良好焊接性和耐海水性能的高强度钢及制造方法，该钢重量百分比组成为:C:0.03~0.10%, S1:0.10~0.60%，Mn:0.40 ~1.50%, Cu:0.20 ~0.60%, Al:0.3 ~2.0%, N1:0.05 ~0.50%, Cr:0.50 ~1.50%,Ti:0.005 ~0.10%,Nb:0.005 ~0.10%,V:0.005 ~0.30%，余为 Fe 和不可避免的杂质；然而其在高氯离子含量的土壤环境下，腐蚀应力开裂的倾向非常明显。CN1103672A公开了一种适于多湿环境下的耐海水腐蚀钢及其制造方法，该钢重量百分比组成为:c < 0.10%, Si < 0.50%, Mn < 1.50%, Cr:0.50 ~3.50%, Al:0.005 ~0.050%, Ni < 1.50%,Mo <0.80%,T1:0.005 ~0.05%,Nb:0.005 ~0.05%, N:0.0020 ~0.0120%, RE:0.0015~0.020%，余为Fe和不可避免的杂质。经常规的铸造和热轧后以3~20°C /s的速度加速冷却 ，在400~600°C时停此该加速冷却，然后空冷。但其在土壤环境下其耐蚀性也有待改进。然而 申请人:发现将上述应用于海水环境的耐腐蚀钢应用于含高氯离子浓度土壤环境中时，存在整体耐蚀性能差、韧性不足，并且由氯离子引发和导致的应力腐蚀开裂和局部点蚀的现象，将现有技术中的上述钢材用于沿海港口等地区含高氯离子环境下埋地管道时，将会导致寿命服役期短，并且导致事故频发。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种具有足够抗拉强度和韧性，以及在高氯离子土壤环境下具有优良腐蚀性的管道用钢及其制备方法。本专利技术的第一方面，涉及一种耐氯离子腐蚀的管道用钢，所述的管道用钢，其所含的化学元素组成是:C:0.008-0.02wt%、S1:0.05-0.15wt%、Mn:0.50-0.85wt%、P:0.01wt% 以下、S:0.01wt% 以下、Mo:0.8-2.0wt%、Al:0.001-0.02wt%、N1:0.50-1.2wt%、W:0.02-0.08wt%，余量为Cr和Fe及不可避免的杂质构成，并且其中的Cr满足式(I)所述的不等式:2.4-0.49 +11.8 +12.2 ^ Cr ^ 3.2-0.57 +9.8 +7.2 — (I)。 申请人:通过研究发现，合金元素Cr、Mo、W、C合金元素的配比对材料的韧性和土壤环境下，耐氯离子腐蚀的性能有重要影响。在含氯离子的土壤环境中，添加适量的Cr有利于提高其耐蚀性能，而且通过添加适量的Mo可以抑制应力腐蚀，而添加适量的W可以抑制由Cr导致的酸蚀；并且其中的Cr、Mo、W、C只有当成分组合满足式(I)的配比计量关系，管道用钢具有的耐氯离子腐蚀能力显著提高，尤其是抗局部腐蚀以及抑制应力腐蚀开裂倾向明显。本专利技术的第二方面，还涉及上述耐氯离子腐蚀的管道用钢的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤:I)冶炼:按上述成分在转炉或电炉冶炼,再经真空炉二次精炼,烧铸成铸还或铸,定;2)加热:铸坯再加热至1150~1200。。，保温I~2小时;3)高压水除鳞；4)粗轧后精轧，开轧温度1120~1180°C，1000°C以上累计变形量大于60%，终轧温度 850 ~900 0C ；5)冷却:热轧后以5~20°C /s速度层流冷却至400~600°C后，空冷至于室温。作为优选地，热轧后的钢板层流冷却终止温度为480°C。本专利技术的耐氯离子腐蚀管道用 钢，热轧后的采用层流冷却，若冷却速度小于5°C /s，Cr、Mo碳化物易于析出，一定程度上会影响使用的耐腐蚀果。而冷却速度超过20°C时，钢的韧性劣化，所以冷却速度的限定为5~20°C /s范围内为加佳。冷却停止温度超过600°C时，加速冷却后Cr、Mo等元素碳化物析出，耐腐蚀性效果降低。因此冷却停止温度的上限定为600°C。因为当加速冷却后的冷却停止温度小于400°C时，钢的韧性明显劣化，所以冷却停止温度的下限定作400°C，优选温度为480°C。【具体实施方式】本专利技术所述的化学元素组成是:C:0.008-0.02wt%、Si:0.05-0.15wt%、Mn:0.50-0.85wt%、P:0.005wt% 以下、S:0.01wt% 以下、Mo:0.8-2.0wt%、N1:0.50-1.2wt%、Al:0.001-0.02wt%、W:0.02-0.08wt%，余量为Cr和Fe及不可避免的杂质，并且其中的Cr满足下述不等式:2.4-0.49 +11.8 +12.2 ^ Cr ^ 3.2-0.57 +9.8 +7.2 。其理由具体说明如下:C:0.008-0.02wt%C虽然是在提高钢的强度方面固溶强化元素，但为了提高耐氯离子腐蚀性能和焊接性能，C含量越少越有利。但当其含量小于0.008wt%时，由于强度未达到800MPa以上，因此将其含量的下限设为0.008wt%o另一方面，当其含量超过0.02wt%时，回火后的硬度变高，焊接性能将显著降低。Si:0.05-0.15wt%Si是作为脱氧剂必需的元素，为了获得更大的脱氧效果，将其含量设为0.05%以上；但当其含量超过0.15被％时，韧性降低，并且会使热加工性降低。Mn:0.50-0.85wt%Mn固溶于铁素体引起固溶强化作用明显，而且当其含量控制在0.50-0.85wt%内时还有利于提高对氯离子的抵抗能力。P:0.005wt% 以下P虽然被公认为是提高钢在海水中有益且廉价的元素，但其恶化焊接的负面作用也特别显著。而且，专利技术人还发现在，在含高氯离子浓度的土壤中，P含量维持在0.01-0.02wt%的水平，对抵抗耐氯离子腐蚀的能力没有任何意义。因此，在生产条件下许可的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐氯离子腐蚀的管道用钢，其特征在于所含的化学元素组成是：C：0.008?0.02wt%、Si：0.05?0.15wt%、Mn：0.50?0.85wt%、P：0.01wt%以下、S：0.01wt%以下、Mo：0.8?2.0wt%、Al：0.001?0.02wt%、Ni：0.50?1.2wt%、W：0.02?0.08wt%，余量为Cr和Fe及不可避免的杂质构成，并且其中Cr的含量满足下述所述不等式的条件：2.4?0.49[Mo]+11.8[C]+12.2[W]≤[Cr]≤3.2?0.57[Mo]+9.8[C]+7.2[W]，其中：[Mo]、[C]、[W]和[Cr]分别表示钢中Mo、C、W和Cr的质量百分比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任明欣，李明贤，王学伦，朱国军，焦安杰，张保菊，
申请(专利权)人：日照钢铁控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：