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 PDF

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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

一种低成本抗酸性腐蚀X70MS管线钢及其制备方法
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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