專利名稱：一種高潔凈度高強韌性輸氣管線鋼的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高強度低合金控軋控冷鋼的領域，主要用于制造高壓、大管徑石油天然氣輸送管線鋼。
石油天然氣是國民經濟的重要組成部分，是社會發(fā)展的物質基礎。到2010年，我國原油缺口每年達7000萬噸，天然氣缺口達40-50億立方米，為此，我國近一年來制定了“西氣東輸”的宏偉戰(zhàn)略方針，將鋪設數(shù)千公里的自西向東的輸氣管線，同時將建立從國外向國內的數(shù)千公里輸送管線，引進國外的能源。由于輸送管線大部分都要經過嚴寒地帶，沿途地域復雜，為了降低油氣輸送成本，按照國際慣例，均要采用大管徑，大輸量的高壓管線進行輸送，這就要求輸送管線鋼在滿足強度的條件下，具有極佳的韌性。對于輸送酸氣用管線鋼還要求其具有很高的抗H2S腐蝕性能。目前國內最長、壓力最高、性能最好的輸氣管線為X60陜京輸氣管線，其主要板材由寶山鋼鐵(集團)公司生產，雖然X60陜京管線用鋼具有較高的強度、韌性和良好的焊接性能，但其S，P，O，N總量偏高，熱機械控制軋制工藝(TMCP)簡單，獲得的管線鋼組織為鐵素體+珠光體，難以滿足更高級別的高壓大管徑輸送管線用鋼的要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種超純凈的高強韌性X70級高壓輸氣管線用鋼的生產工藝制度，其產品的組織狀態(tài)是以針狀鐵素體AF為主的復相組織，在具有較高強度和韌性的同時又具有較強的抗H2S腐蝕性。
本發(fā)明提供了一種高潔凈度高強韌性輸氣管線鋼的制備方法，鋼的化學成分重量百分比為C 0.066～0.086％，Si 0.139～0.339％，Mn 1.23～1.43％，Ti0.009～0.029％，Nb 0.03～0.05％，V 0.03～0.05％，S＜0.0008％，P＜0.0015％，O＜15PPm，N＜30PPm，其余為鐵Fe；其特征在于熱機械控制軋制工藝制度(TMCP)如下1)軋制道次分配60-44-32-22-12-8共五道，在奧氏體再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)多道次控軋控冷，1200℃加熱-1150℃開軋-1000℃～950℃軋制-900℃～830℃終軋-500℃～400℃終冷；2)冷卻方式水冷15～30℃/s。
本發(fā)明在原X60陜京輸氣管線用鋼的基礎上進行了超純凈化，進行超純凈處理的依據(jù)是鋼中的S、P是有害元素，特別是S的含量偏高時，會明顯降低鋼的韌性和抗硫化氫應力腐蝕及抗氫致誘發(fā)裂紋的能力。
本發(fā)明采用的TMCP工藝的依據(jù)是對組織進行控制并細化晶粒，即利用在奧氏體再結晶區(qū)和奧氏體未再結晶區(qū)的較低溫度區(qū)域進行多道次軋制，并加大最后一道次變形量，再配合中等的冷卻速度(15-30℃/s)，能夠獲得以針狀鐵素體AF為主+少量的準多邊形鐵素體+極少量的珠光體P+M/A組元的復相組織，且晶粒得到細化。
本發(fā)明對超純凈冶煉的X70級高壓天然氣輸送管線用鋼提供了一種新的組織狀態(tài)即針狀鐵素體AF+少量的準多邊形鐵素體+極少量的珠光體P+M/A組元。
采用該復相組織的依據(jù)是在上貝氏體形成溫度以上形成的細的非等軸針狀鐵素體AF基體中彌散分布著滲碳體和馬氏體島，其亞結構具有較高的位錯密度；該種組織與細小的準多邊形鐵素體F形成的復相組織結構具有較高的強度和韌性。針狀鐵素體AF具有連續(xù)屈服的特性，更重要的是針狀鐵素體AF能夠削弱因包辛格效應引起的屈服強度降低。針狀鐵素體AF具有軋制強化和相變強化的綜合作用，克服了鐵素體F+珠光體P管線鋼的弱點，能生產出更厚、強度級別和韌性更高的板材。
總之，本發(fā)明管線鋼與現(xiàn)有X60陜京管線鋼相比具有如下優(yōu)點1)本發(fā)明管線鋼具有更高的強度和很高的低溫沖擊韌性，同時還具有很好的抗硫化氫應力腐蝕能力。
2)本發(fā)明管線鋼的晶粒尺寸明顯小于X60陜京管線鋼，晶粒平均尺寸達到4um左右。
3)本發(fā)明管線鋼的綜合性能 σs＝574～589MPa，σb＝640～659MPa，δ50＝20.9～24.7％，Ψ＝78.3～79.1，CVN-20℃＝337～408J/mm2，CVN-50℃＝319～336J/mm2， CVN-80℃＝314～345J/mm2。
下面通過實施例詳述本發(fā)明。
附
圖1為X70管線鋼的金相組織照片。
實施例根據(jù)本發(fā)明管線鋼的化學成分范圍，采用真空感應爐熔煉，鍛造并加工成60×80×140的方坯，在小型軋機上進行熱機械控軋控冷，最后在等溫爐中模擬卷取，軋制成8mm厚的板材。其化學成分見表1，TMCP工藝制度見表2，機械性能見表3，金相組織見圖1。
表1、實施例管線鋼的化學成分
表2、TMCP工藝制度
表3材料機械性能試驗結果
權利要求
1.一種高潔凈度高強韌性輸氣管線鋼的制備方法，鋼的化學成分重量百分比為C 0.066～0.086％，Si 0.139～0.339％，Mn 1.23～1.43％，Ti0.009～0.029％，Nb 0.03～0.05％，V 0.03～0.05％，S＜0.0008％，P＜0.0015％，O＜15PPm，N＜30PPm，其余為鐵Fe；其特征在于熱機械控制軋制工藝制度(TMCP)如下1)軋制道次分配60-44-32-22-12-8共五道，在奧氏體再結晶區(qū)+未再結晶區(qū)多道次控軋控冷，1200℃加熱-1150℃開軋-1000℃～950℃軋制-900℃～830℃終軋-500℃～400℃終冷；2)冷卻方式水冷15～30℃/s。
全文摘要
一種高潔凈度高強韌性輸氣管線鋼的制備方法,化學成分為C0.066～0.086%,Si0.139～0.339%,Mn1.23～1.43%,Ti0.009～0.029%,Nb0.03～0.05%,V0.03～0.05%,S< 0.0008%,P< 0.0015%,O< 15PPm,N< 30PPm,其余為鐵Fe,其特征在于相應的熱機械控軋工藝制度為1200℃(加熱)－1150℃(開軋)－(1000℃－950℃)(軋制)－(900℃－830℃)(終軋)－(500℃－400℃)(終冷),水冷(15－30℃/s)。顯微組織為針狀鐵素體AF+少量的準多邊形鐵素體+極少量的珠光體P+M/A組元。由本發(fā)明得到的管線鋼不但具有更高的強度和很高的低溫沖擊韌性,而且能具有很好的抗硫化氫應力腐蝕能力。
文檔編號C22C38/14GK1351187SQ00123128
公開日2002年5月29日 申請日期2000年10月26日 優(yōu)先權日2000年10月26日
發(fā)明者單以銀, 楊柯, 曲錦波, 趙明純 申請人:中國科學院金屬研究所