專利名稱：一種低屈強比x80管線鋼熱軋卷板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料高強度低合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種油氣輸送管道用低屈強比X80管線鋼熱軋卷板及其制造方法。
背景技術(shù)：
為降低管道建設(shè)和運營成本，提高輸送效率，長輸管線向采用高鋼級、高壓、大口徑輸送發(fā)展。X80及以上鋼級管線鋼已成為21世紀的主流管材，尤其是我國西氣東輸ニ線工程近8000km干線全部采用X80鋼級，市場前景十分廣闊。
但隨著能源的不斷開采、耗竭，石油天然氣開采領(lǐng)域已逐漸擴展到地震區(qū)和永凍帶，這些地區(qū)埋地管線管可能發(fā)生大的塑性變形，因此管道的失效不再由應(yīng)カ控制，而是應(yīng)變控制，因此，管線管需要更高的抗壓縮和拉伸應(yīng)變的性能。鋼材的可變形性可通過提高應(yīng)變硬化性能(降低屈強比)得到提高，而應(yīng)變硬化性能又受到顯微組織的強烈影響，因此由硬相和軟相組成的多相顯微組織可獲得較大的應(yīng)變強化性能。公開號為CN 101545079A的中國專利“韌性優(yōu)良的高強度低屈強比X80熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法”公開了ー種在4300_寬厚板生產(chǎn)線進行的管線鋼熱軋平板的制造方法，其成分中含有貴重元素Mo，屈強比較高，在O. 80-0. 90之間。公開號為CN 101768703A的中國專利“ー種低屈強比X80級管線鋼及其制造方法”涉及ー種低屈強比X80熱軋平板的制造方法，其成分中含Mo，且終冷溫度較低(340-490°C )，這么低的溫度只有在生產(chǎn)熱軋平板時才行，在熱軋卷板中無法實現(xiàn)順利卷取。公開號為CN 1978082A的中國專利“ー種控制管線鋼熱軋平板屈強比的生產(chǎn)方法”通過控制熱機械軋制エ藝各參數(shù)控制屈強比，可其屈強比值較高，在O. 82-0. 87之間。公開號為KR 1020040055839的韓國專利“低屈強比高強韌性管線鋼熱軋鋼板的生產(chǎn)方法”公開了 ー種管線鋼熱軋卷板屈強比的控制方法，其成分中低Nb (O. 04% -O. 06% )、高 V(0. 04% -O. 06% )、含 Mo，雖然屈強比值在 O. 75-0. 87 之間，可實施例鋼的強度均偏低，僅有I個實施例能達到Χ80鋼級要求，但其屈強比達O. 85。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供ー種符合特殊地質(zhì)條件下管線鋼安全發(fā)展需求的低屈強比Χ80管線鋼熱軋卷板及其制造方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的該低屈強比Χ80管線鋼熱軋卷板的化學成分重量百分比為C O. 030% -O. 055%, Si O. 15% -O. 30%, Mn I. 60% -I. 85%, Nb O. 080% -O. 120%,Cr O. 20% -O. 35%, Ni O. 15% -O. 25%, Cu O. 18% -O. 28%, Ti O. 015% -O. 030%, Als
O.015% -O. 050%, P彡O. 018%, S彡O. 0030%, N彡O. 005%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，且冷裂紋敏感系數(shù)Pcm < O. 19%。本發(fā)明鋼的成分設(shè)計思想是采用低碳C-Mn-Nb-Cr系合金設(shè)計，并適量加入Ni、Cu、Ti等合金元素，結(jié)合TMCP+RPCエ藝技術(shù)，使材料中的軟相(鐵素體)和硬相(貝氏體+M-A組元)得到有效組合或匹配，最終達到降低屈強比的目的。其主要元素及作用如下C :是鋼中最經(jīng)濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化對提高鋼的強度有明顯作用，但是提高C含量對鋼的延性、韌性和焊接性有負面影響。本發(fā)明C含量為
0.030% -O. 055%，低碳保證管線鋼具有良好低溫韌性、良好焊接性能和抗氫致裂紋(HIC)性能。Si :可以起到一定的固溶強化作用，但含量過高會使塑性和韌性降低，本發(fā)明Si含量為 O. 15% -O. 30%。Mn :通過固溶強化提高鋼的強度，是管線鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經(jīng)濟的強化元素。Mn還是擴大Y相區(qū)的元素，可降低鋼的Y-α相變溫度，有助于獲得細小的相變產(chǎn)物，可提高鋼的韌性、降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明Mn含量為
1.60%-I. 85%，高Mn促進針狀鐵素體形核，高Mn/C可提高鋼材屈服強度和沖擊韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。Nb:是現(xiàn)代微合金化管線鋼中最主要的元素之一，對晶粒細化的作用十分明顯。通過熱軋過程中NbC應(yīng)變誘導析出阻礙形變奧氏體的回復、再結(jié)晶，經(jīng)控制軋制和控制冷卻使精軋階段非再結(jié)晶區(qū)的形變奧氏體組織在相變時轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉南嘧儺a(chǎn)物，以使鋼具有更高強度和高韌性。Nb還通過析出強化提高鋼的強度，降低C含量可以提高板坯再加熱時Nb在高溫奧氏體中的固溶度，可充分發(fā)揮隨后控制軋制過程中Nb對晶粒細化和析出強化的作用，故本發(fā)明在低C含量下，Nb控制在O. 080% -O. 120%Cr :能夠有效提高淬透性，抑制多邊形鐵素體和珠光體的產(chǎn)生，促進在中溫和低溫區(qū)內(nèi)形成晶內(nèi)有大量位錯分布的鐵素體或貝氏體，與Nb組合使用，效果更顯著，本發(fā)明Cr含量為 O. 20% -O. 35%。Cu、Ni :均可通過固溶強化作用提高鋼的強度。Cu還可以改善鋼的耐蝕性，同時加入Ni主要是改善Cu在鋼中易引起的熱脆性，且對韌性有益。本發(fā)明Cu含量為O. 18% -O. 28%, Ni 含量為 O. 15% -O. 25%。Ti :是強的固N元素，Ti/N的化學計量比為3. 42，利用O. 020%左右的Ti就可固定鋼中50ppm以下的N，在板坯連鑄時可形成細小的高溫穩(wěn)定的TiN析出相。這種細小的TiN粒子可有效地阻礙板坯再加熱時的奧氏體晶粒長大，有助于提高Nb在奧氏體中的固溶度，同時對改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性有明顯作用。本發(fā)明Ti含量為O. 015% -O. 030%。Pcm:控制冷裂紋敏感系數(shù)有利于保障產(chǎn)品的焊接性能，本發(fā)明的Pcm控制在O. 19%以下。本發(fā)明低屈強比X80管線鋼熱軋卷板的制造方法包括冶煉、澆鑄和熱軋，采用TMCP+RPCエ藝，具體方法如下I)按上述成分要求進行冶煉，澆注成鋼錠或鑄坯，再加熱至1200-1250°C，保溫90-150分鐘，使其充分奧氏體化且保證微合金元素充分固溶；2)對鋼錠或鑄坯進行兩階段軋制，第一階段開軋溫度為1100-1150°C，終軋溫度為1000-1060°C，至少3道次壓下率彡17%，總壓下率60% -70%，使原始奧氏體發(fā)生充分再結(jié)晶；第二階段開軋溫度為920-960°C，終軋溫度為840-880°C，總壓下率彡70%,未再結(jié)晶區(qū)的充分軋制使組織中保存了大量的晶界、位錯和變形帶；
3)熱軋后，空冷15-30s至760_800°C，然后采取層流冷卻方式以10_30°C /s的冷速快速冷卻，在500-570°C進行卷取。本發(fā)明采用低碳C-Mn-Nb-Cr系合金設(shè)計,不添加貴重金屬Mo,合金成本低,采用TMCP+RPCエ藝可獲得細小的鐵素體+貝氏體+M-A多相顯微組織，終冷溫度高于500°C，可確保X80管線鋼順利卷?。槐景l(fā)明產(chǎn)品可達到API SPEC 5L規(guī)范X80管線鋼要求，在具有高強度高韌性的同時還具有較低的屈強比(小于O. 80)，可廣泛應(yīng)用于地震多發(fā)帶和永凍帶等特殊地質(zhì)條件下油氣的安全輸送，具有廣闊的發(fā)展前景。


圖I為本發(fā)明實施例I熱軋卷板的顯微組織(鐵素體+貝氏體+M-A組元)。
具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進ー步的說明。下面列舉的實施例只是對本發(fā)明最佳實施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。本發(fā)明實施例熱軋卷板的化學成分見表1，其具體エ藝制度見表2，力學性能見表3。表I本發(fā)明實施例熱軋卷板的化學成分(wt，% )

權(quán)利要求
1.一種低屈強比X80管線鋼熱軋卷板，其特征在于鋼的化學成分重量百分比為C O. 030 % -O. 055 Si O. 15 % -O. 30 %, Mn I. 60 % -I. 85 %、NbO. 080 % -O. 120 %、Cr O. 20% -O. 35%, Ni O. 15% -O. 25%, Cu O. 18% -O. 28%, Ti O. 015% -O. 030%, AlsO. 015% -O. 050%, P彡O. 018%, S彡O. 0030%, N彡O. 005%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，且冷裂紋敏感系數(shù)PcmS O. 19%。
2.—種權(quán)利要求I所述低屈強比X80管線鋼熱軋卷板的制造方法，包括冶煉、澆注或連鑄和熱軋，其特征在于將鋼錠或鑄坯加熱至1200-125(TC后保溫90-150分鐘；進行兩階段軋制，第一階段開軋溫度為1100-1150°C，終軋溫度1000-106(TC，至少3道次壓下率彡17%，總壓下率為60% -70% ;第二階段開軋溫度為920-960°C，終軋溫度840_880°C，總壓下率> 70%;軋后空冷15-30s至760-800°C，然后以10_30°C /s的冷速水冷至500-570°C進行卷取。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低屈強比X80管線鋼熱軋卷板及其制造方法，其成分C 0.030％-0.055％、Si 0.15％-0.30％、Mn 1.60％-1.85％、Nb 0.080％-0.120％、Cr 0.20％-0.35％、Ni 0.15％-0.25％、Cu 0.18％-0.28％、Ti0.015％-0.030％、Als 0.015％-0.050％，余為鐵。其方法包括冶煉、澆注或連鑄和熱軋，鋼錠或鑄坯加熱溫度1200-1250℃；第一階段開軋1100-1150℃，終軋1000-1060℃，至少3道次壓下率≥17％，總壓下率60％-70％；第二階段開軋920-960℃，終軋840-880℃，總壓下率≥70％；軋后空冷至760-800℃，再以10-30℃/s的冷速冷至500-570℃卷取。本發(fā)明無Mo，成本低，產(chǎn)品為細小的鐵素體+貝氏體+M-A多相組織，具有高強度高韌性和低屈強比，適用于地震多發(fā)帶和永凍帶等特殊地質(zhì)條件下的油氣輸送。
文檔編號B21B37/00GK102851614SQ20111017996
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者孔祥磊, 黃國建, 張祿林, 黃明浩, 徐烽, 張英慧 申請人:鞍鋼股份有限公司