CN110331343A

CN110331343A - 一种低屈强比x80mo海底管线用钢板及其制造方法

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Publication number: CN110331343A
Application number: CN201910545542.XA
Authority: CN
Inventors: 蒋昌林; 苗丕峰; 诸建阳; 林涛; 潘贵明; 方寿玉; 陈玉辉; 周海燕
Original assignee: Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co Ltd
Priority date: 2019-06-22
Filing date: 2019-06-22
Publication date: 2019-10-15

Abstract

本发明涉及一种低屈强比X80MO海底管线用钢板，所述钢板的组成成分的按重量百分配比为：C：0.03‑0.08％、Mn：1.7‑1.95％，Si：≤0.30％，S：≤0.001％，P：≤0.010％，Nb：0.041‑0.08％、Ti：0.008‑0.03％、V：≤0.038％，Alt：≤0.06％，N:≤0.010％，O：≤0.006％，Mo：≤0.30％，Cu：≤0.30％、Ni：0.15‑1.5％，Cr：0.15‑0.45％，Ca：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用的工艺路线为配比备料→进行转炉或电炉冶炼→炉外精炼→连铸→板坯再加热→特定TMCP工艺+空冷至室温，生产厚度超过22mm厚X80深海底用管线钢板，满足低温高韧性、纵横向高强度均匀性及双硬度要求，且工艺相对比较简练，成材率较高，并获得优异的综合性能。

Description

一种低屈强比X80MO海底管线用钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种低屈强比X80MO海底管线用钢板及其制造方法。

背景技术

目前世界需求的能源中化石能源还占能源结构中的主体地位，近年来世界经济的急速增长极大带动了化石能源需求的急速增长，为满足化石能源的巨大需求，随着多年陆地开采日渐枯竭。能源开采已转向海洋。海底管道与陆地管道不同，除通常的力学性能外，还还需要纵向性能要求，同时，还需要抗压溃性能，并具有高韧性特点。

目前深海管线用钢最高钢级为X70(L485)，目前对X80钢级应用或相关专利还未有报到！海底管线用钢由于服役的特殊环境，需要钢板必须具有高强度低温高韧性，同时要求钢板纵横向强度均匀，且具有抗压溃性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低屈强比X80MO海底管线用钢板及其制造方法，满足低温高韧性、纵横向高强度均匀性及双硬度要求，工艺相对比较简练，成材率较高，并获得优异的综合性能。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种低屈强比X80MO海底管线用钢板，所述钢板的组成成分的按重量百分配比为：C：0.03-0.08％、Mn：1.7-1.95％，Si：≤0.30％，S：≤0.001％，P：≤0.010％，Nb：0.041-0.08％、Ti：0.008-0.03％、V：≤0.038％，Alt：≤0.06％,N:≤0.010％,O：≤0.006％，Mo：≤0.30％，Cu：≤0.30％、Ni：0.15-1.5％，Cr：0.15-0.45％，Ca：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。

成分设计思想是与X80钢板成分设计和工艺相比，常规元素加入上有些相同，但具有自身特点，尤其是工艺方面，工艺方面需要结合合金元素在钢中的作用进行，各成分的具体说明如下：

C：C是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化可明显提高钢的强度，结合钢板双硬度要求以及低温高韧性要求，同时需要充分考虑到组织转变及第二相粒子析出条件的关系，同时还需考虑焊接性能，因此将钢中C含量控制在0.05-0.08％。

Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是管线钢中弥补因C含量降低而引起强度损失的最主要的元素，Mn同时还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性，降低韧脆性转变温度，Mn也是提高钢的淬透性元素。本发明中Mn含量设计在1.70-1.85％范围。

Nb：是现代微合金化钢特别是管线钢中最主要的微合金化元素之一，对晶粒细化的作用非常明显。通过Nb的固溶拖曳及热轧过程中的Nb(C,N)应变诱导析出可阻碍形变奥氏体的回复、再结晶，因此过高的Nb对奥氏体再结晶具有很强的抑制作用，为后续获得纵横向较均匀的奥氏体不利，考虑到C与Nb含量的关系来确定Nb含量范围控制在0.05-0.08％。

V：具有较高的析出强化和较弱的晶粒细化作用，在Nb、V、Ti三种微合金化元素中复合试用时，V主要其析出强化作用，但在快速冷却及一定终冷温度下V的析出受到抑制。

Ti：是强的固N元素，Ti/N的化学计量比为3.42，利用0.02％左右的Ti就可固定钢中60ppm以下的N,在板坯连铸过程中即可形成TiN析出相，这种细小的析出相可有效阻止板坯在加热过程中奥氏体晶粒的长大，有助于提高Nb在奥氏体中的固溶度，同时可改善焊接热影响区的冲击韧性，是管线钢中不可缺少的元素。

Mo：可推迟γ→α相变时先析出铁素体相的形成，促进针状铁素体形成的主要元素，对控制相变起到重要作用，同时也是提高钢的淬透性元素。在一定的冷却速度和终冷温度下通过添加一定Mo即可获得明显的针状铁素体或贝氏体组织。

S、P：是管线钢中不可避免的杂质元素，越低越好，通过超低硫及Ca处理改变硫化物形态可使管线钢具有很高的冲击韧性。

Cu、Ni：可通过固溶强化提高钢的强度，Ni的加入一方面可提高钢的韧性，同时改善Cu在钢中易引起的热脆性。

Cr：Cr的加入可提高钢的淬透性，对获得适度的硬度有利，因此将Cr控制在0.15-0.45％。

本发明提供一种低碳当量低屈强比海底X80管线用钢板X80MO管线用钢板的制造方法，厚度规格不低于22mm的工艺路线如下：按照技术方案制备流程：配比备料→进行转炉或电炉冶炼→炉外精炼→连铸→板坯再加热→特定TMCP工艺+空冷至室温。

具体是：

在热轧板制造过程中，将连铸板坯再加热温度：1180～1230℃，确保Nb碳氮化物固溶同时奥氏体晶粒不能过分长大；

特定TMCP工艺包括两阶段轧制，分粗轧阶段和精轧阶段，粗轧阶段通常为再结晶阶段，再结晶区轧制时要求：再结晶区控制轧制终止温度为：1080～1120℃，且宽展比不低于1.6，连续2-3道次单道次压下率≥22％；粗轧再结晶区轧制结束后，立即进入精轧阶段进行轧制，本产品精轧阶段不采用非再结晶轧制，仍然采用再结晶轧制。这样获得比较等轴的奥氏体晶粒。精轧阶段结束温度控制在不低于910℃.精轧结束后，立即采用DQ超快冷对钢板进行冷却，表面冷却温度控制在500℃，随后再通过ACC将钢板冷却350-400℃。最终通过空冷冷却到室温。DQ冷却速度为25-35℃/s，ACC冷却速度为：12-20℃/s。

获得的主要力学性能为：厚度不低于22mm，横向屈服强度不小于555Mpa；抗拉强度不小于680Mpa，屈强比不高于0.82；纵向屈服强度不小于555Mpa；抗拉强度不小于670Mpa，屈强比不高于0.83，钢板延伸率不小于24％(圆棒样)；钢板纵横向强度均匀，差异性很小。-30℃冲击功不低于300J；沿钢板厚度方向近表面、1/4厚度方向及1/2厚度方向(心部)维氏硬度215-250Hv10.低温落锤性能-25℃不低于85％剪切面积(全壁厚)，-25℃下CTOD只不低于0.3mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)为保证纵横向性能和确保高韧性，必须保证一定的宽展比；

2)考虑到双硬度要求及较低屈强比要求，成分设计上充分考虑几种微合金化元素的作用。

3)考虑到双硬度特别是表面高硬度要求和低温韧性要求及其矛盾关系。采用分阶段冷却工艺，其中第一阶段采用超快冷工艺，第二阶段则采用慢冷工艺，获得表面为上贝氏体组织，心部为针状铁素体组织，因而表面具有较高硬度而心部具有较高韧性的组织性能。

附图说明

图1为本发明实施例X80特厚钢板近表面的微观金相组织。

图2为本发明实施例X80特厚钢板在厚度1/2处的微观金相组织。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

表1为X80特厚钢板的化学成分wt％

表2为实施例的轧制工艺参数：

表3-1为实施后的钢板主要力学性能

表3-2为实施后的钢板主要力学性能

表4实施后的钢板硬度性能

表5实施后的钢板CTOD性能

实施例	温度	CTOD
			1	-20	0.35
2	-20	0.46
			3	-20	0.37

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种低屈强比X80MO海底管线用钢板，所述钢板的组成成分的按重量百分配比为：C：0.03-0.08％、Mn：1.7-1.95％，Si：≤0.30％，S：≤0.001％，P：≤0.010％，Nb：0.041-0.08％、Ti：0.008-0.03％、V：≤0.038％，Alt：≤0.06％，N:≤0.010％，O：≤0.006％，Mo：≤0.30％，Cu：≤0.30％、Ni：0.15-1.5％，Cr：0.15-0.45％，Ca：≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种低屈强比X80MO海底管线用钢板，其特征在于：所述钢板的厚度不低于22mm，横向屈服强度不小于555Mpa；抗拉强度不小于680Mpa，屈强比不高于0.82；纵向屈服强度不小于555Mpa；抗拉强度不小于670Mpa，屈强比不高于0.83，钢板延伸率不小于24％。

3.根据权利要求1所述的一种低屈强比X80MO海底管线用钢板，其特征在于：所述钢板-30℃冲击功不低于300J；沿钢板厚度方向近表面、1/4厚度方向及1/2厚度方向维氏硬度为215-250Hv10；低温落锤性能-25℃不低于85％剪切面积，-25℃下CTOD不低于0.3mm。

4.一种如权利要求1所述的低屈强比X80MO海底管线用钢板的制备方法，其特征在于：所述方法包括配比备料→进行转炉或电炉冶炼→炉外精炼→连铸→板坯再加热→特定TMCP工艺+空冷至室温。

5.根据权利要求4所述的一种低屈强比X80MO海底管线用钢板的制备方法，其特征在于：在热轧板制造过程中，连铸板坯再加热温度为1180～1230℃，确保Nb碳氮化物固溶同时奥氏体晶粒不能过分长大。

6.根据权利要求4所述的一种800MPa级强韧耐候厚钢板的制备方法，其特征在于：所述特定TMCP工艺包括两阶段轧制，分粗轧阶段和精轧阶段，粗轧阶段为再结晶阶段，终止温度为：1080～1120℃，且宽展比不低于1.6，连续2-3道次单道次压下率≥22％；粗轧再结晶区轧制结束后，立即进入精轧阶段进行轧制，采用再结晶轧制，精轧阶段结束温度控制在不低于910℃。

7.根据权利要求6所述的一种800MPa级强韧耐候厚钢板的制备方法，其特征在于：精轧结束后立即采用DQ超快冷对钢板进行冷却，表面冷却温度控制在450-500℃，随后再通过ACC将钢板冷却350-400℃，最终通过空冷冷却到室温，DQ冷却速度为25-35℃/s，ACC冷却速度为：12-20℃/s。