CN109594015A - 一种低成本抗酸性腐蚀x70ms管线钢及其制备方法 - Google Patents
一种低成本抗酸性腐蚀x70ms管线钢及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种抗酸性腐蚀X70MS管线钢,按重量百分比化学成分为C:0.04‑0.06%、Si:0.10‑0.20%、Mn:1.30‑1.50%、P:≤0.010%、S:≤0.002%、Nb:0.040‑0.050%、Ti:0.010‑0.020%、Al:0.020‑0.050%、Cr:0.15‑0.30%、Cu:0.10‑0.20%、Ni:0.10‑0.20%、H:≤2ppm、O:≤25ppm、N:≤40ppm、Pcm:≤0.20%。还公布了其制备方法。本发明得到了一种高强度、高韧性和落锤撕裂性能、低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域,尤其涉及一种低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢及其制备方法。
背景技术
石油天然气是国民经济的重要战略和储备物资,随着国民经济的高速发展,对于石油及天然气等能源的需求量越来越大,能源需求的不断增长、结构调整和优化,带动了石油天然气工业的全面发展。管道输送是一种经济、安全不间断的运输方式,具有输送量大、成本低、安全性高、便捷、高效等优点。
为了满足未来石油和天然气需求,含H2S油气田的开发数量同过去相比大大增加。与此同时,酸性服役用管线钢的需求也随之增加。H2S是石油和天然气中最具有腐蚀作用的有害介质之一,输送管道暴露在含有湿H2S的流体介质中时,容易发生H2S酸性腐蚀,造成管壁减薄、蚀孔,甚至断裂等,严重影响管道的服役寿命和安全运行。氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)是H2S酸性腐蚀的主要形式。
专利公开号CN 105648327 A公布了一种小压缩比抗HIC与SSC的管线钢板及制备方法,其化学成分为C:0.03-0.05%,Si:0.15-0.30%,Mn:≤1.20%,P:≤0.010%,S:≤0.0020%,Cr:≤0.30%,Ni≤0.20%,Nb:0.035-0.055%,Ti:≤0.030%,Alt:0.015-0.040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%。结合控轧控冷工艺,获得的钢板具有优良的抗HIC和抗SSCC性能,且有效压缩比小,组织均匀,晶粒细小。但该发明钢板强度、屈强比、延伸率波动较大,且未提供夹杂物、晶粒度级别。
专利公开号CN 101928885 A公布了抗硫化氢腐蚀管线用钢及其生产方法,其化学成分:C:0.05-0.10%,Si:0-0.35%,Mn:1.15-1.35%,P:0-0.015%,S:0-0.006%,Nb:0.04-0.06%,Ti:0.015-0.030%,V:0.035-0.065%,Cu:0.2-0.3%,Ni:0.2-0.3%,Alt:0.015-0.020%。该发明的钢材除具有高强度、良好的常温及低温冲击韧性和良好的焊接、冷弯等性能外,还具有优良的抗硫化氢腐蚀等性能。该发明不足之处为元素C、S含量较高,对管线钢焊接性、抗HIC性能不利,且该钢材落锤撕裂面积值未列出;另外对于酸性环境管线用钢应具有抗HIC和抗SSCC性能要求,该发明只有抗HIC氢致开裂性能,未进行抗SSCC应力腐蚀检验。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.04-0.06%、Si:0.10-0.20%、Mn:1.30-1.50%、P:≤0.010%、S:≤0.002%、Nb:0.040-0.050%、Ti:0.010-0.020%、Cr:0.15-0.30%、Cu:0.10-0.20%、Ni:0.10-0.20%、H:≤1.5ppm、O:≤25ppm、N:≤40ppm、Pcm:≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.048%、Si:0.15%、Mn:1.36%、P:0.005%、S:0.001%、Nb:0.040%、Ti:0.012%、Cr:0.24%、Cu:0.15%、Ni:0.12%、H:0.00008%、O:0.0012%、N:0.0022%、Pcm:0.14%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.052%、Si:0.12%、Mn:1.42%、P:0.004%、S:0.001%、Nb:0.042%、Ti:0.016%、Cr:0.22%、Cu:0.15%、Ni:0.14%、H:0.00007%、O:0.0015%、N:0.0025%、Pcm:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的,按照重量百分比包括如下化学成分:
C:0.055%、Si:0.18%、Mn:1.46%、P:0.006%、S:0.001%、Nb:0.048%、Ti:0.013%、Cr:0.27%、Cu:0.27%、Ni:0.19%、H:0.00010%、O:0.0013%、N:0.0030%、Pcm:0.16%,余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢的制备方法,包括如下步骤:
S1、冶炼和浇铸
冶炼过程采用KR法脱硫铁水和优质废钢,LF精炼和RH真空处理保证钢水洁净度,LF精炼采用大渣量进行造渣,RH真空处理保证钢水深真空循环时间,真空处理后进行钙处理,Ar气软吹时间大于10min,使夹杂物充分变性和上浮;板坯连铸时全程保护浇注,并采用动态轻压下技术,以减少连铸坯中心偏析;
S2、加热和轧制
板坯加热温度1160~1180℃,总在炉时间≥180min,确保钢坯温度均匀;制造工艺为热轧两阶段控制进行,全部为纵轧,第一阶段为奥氏体再结晶区轧制,即粗轧阶段;第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制,即精轧阶段;
在奥氏体再结晶区轧制时,开轧温度为1160~1180℃,第一道次压下率>10%,末道次压下率≥25%,用以充分细化原始奥氏体晶粒;
在奥氏体未再结晶区轧制时,此阶段的轧制使奥氏体伸长,精轧开轧温度≤970℃,终轧温度为800~830℃,精轧压缩比≥3,累计压下率≥75%;
S3、冷却
控制轧制结束后,钢带进入加密型层流冷却区域,以15~25℃/s的冷却速度冷却至480~530℃,最终得到成品钢。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
通过合理的化学成分设计,并采取上述控轧控冷工艺,可以得到一种显微组织为细小均匀的针状铁素体,晶粒度12.0级,高强度、高韧性和落锤撕裂性能、低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1钢带的金相组织图。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述,并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
钢带的化学成分重量百分比见表1。板坯加热温度为1175℃,总在炉时间180min。第一阶段轧制,即奥氏体再结晶区轧制,开轧温度为1155℃,第一道次压下率>10%,末道次压下率≥25%,当轧件厚度为45mm时,进行第二阶段轧制,即奥氏体未再结晶区轧制,开轧温度为955℃,终轧温度为825℃,轧制结束后,钢带进入层流冷却装置,以18℃/s的速度冷却至525℃,最后即可得到所述钢带。如图1所示,显微组织为细小均匀的针状铁素体,晶粒度12.0级。
实施例2
实施方式同实施例1,其中加热温度为1170℃,总在炉时间185min。第一阶段轧制的开轧温度为1158℃,中间坯厚度为45mm,第二阶段轧制的开轧温度为948℃,终轧温度为820℃,轧制结束后,钢带进入层流冷却装置,以20℃/s的速度冷却至502℃,最后可得到所述钢带。
实施例3
实施方式同实施例1,其中加热温度为1168℃,总在炉时间182min。第一阶段轧制的开轧温度为1160℃,中间坯厚度为45mm;第二阶段轧制的开轧温度为950℃,终轧温度为812℃,轧制结束后,钢板进入层流冷却装置,以21℃/s的速度冷却至488℃。最后可得到所述钢带。
表1本发明实施例1~3化学成分(wt%)
对本发明实施例1~3的钢带进行力学性能检验,检验结果见表2。
表2本发明实施例1~3钢带的力学性能
对本发明实施例1~3的钢带进行夹杂物和晶粒度检验,检验结果见表3。
表3本发明实施例1~3的钢带的晶粒度和夹杂物
对本发明实施例1钢带按要求进行氢致开裂(HIC)腐蚀试验,试验标准:NACETM0284,试验结果见表4。
表4本发明实施例1钢带氢致开裂(HIC)试验
对本发明实施例1钢带按要求进行硫化氢应力(SSCC)腐蚀试验,试验标准:NACETM0177和ASTM G39,试验结果见表5。
表5本发明实施例1钢带硫化氢应力(SSCC)腐蚀试验
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢,其特征在于,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.04-0.06%、Si:0.10-0.20%、Mn:1.30-1.50%、P:≤0.010%、S:≤0.002%、Nb:0.040-0.050%、Ti:0.010-0.020%、Cr:0.15-0.30%、Cu:0.10-0.20%、Ni:0.10-0.20%、H:≤1.5ppm、O:≤25ppm、N:≤40ppm、Pcm:≤0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢,其特征在于,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.048%、Si:0.15%、Mn:1.36%、P:0.005%、S:0.001%、Nb:0.040%、Ti:0.012%、Cr:0.24%、Cu:0.15%、Ni:0.12%、H:0.00008%、O:0.0012%、N:0.0022%、Pcm:0.14%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢,其特征在于,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.052%、Si:0.12%、Mn:1.42%、P:0.004%、S:0.001%、Nb:0.042%、Ti:0.016%、Cr:0.22%、Cu:0.15%、Ni:0.14%、H:0.00007%、O:0.0015%、N:0.0025%、Pcm:0.15%,余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢,其特征在于,按重量百分比包括如下化学成分:
C:0.055%、Si:0.18%、Mn:1.46%、P:0.006%、S:0.001%、Nb:0.048%、Ti:0.013%、Cr:0.27%、Cu:0.27%、Ni:0.19%、H:0.00010%、O:0.0013%、N:0.0030%、Pcm:0.16%,余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、冶炼和浇铸
冶炼过程采用KR法脱硫铁水和优质废钢,LF精炼和RH真空处理保证钢水洁净度,LF精炼采用大渣量进行造渣,RH真空处理保证钢水深真空循环时间,真空处理后进行钙处理,Ar气软吹时间大于10min,使夹杂物充分变性和上浮;板坯连铸时全程保护浇注,并采用动态轻压下技术,以减少连铸坯中心偏析;
S2、加热和轧制
板坯加热温度1160~1180℃,总在炉时间≥180min,确保钢坯温度均匀;制造工艺为热轧两阶段控制进行,全部为纵轧,第一阶段为奥氏体再结晶区轧制,即粗轧阶段;第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制,即精轧阶段;
在奥氏体再结晶区轧制时,开轧温度为1160~1180℃,第一道次压下率>10%,末道次压下率≥25%,用以充分细化原始奥氏体晶粒;
在奥氏体未再结晶区轧制时,此阶段的轧制使奥氏体伸长,精轧开轧温度≤970℃,终轧温度为800~830℃,精轧压缩比≥3,累计压下率≥75%;
S3、冷却
控制轧制结束后,钢带进入加密型层流冷却区域,以15~25℃/s的冷却速度冷却至480~530℃,最终得到成品钢。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190409 |