專利名稱：一種油氣輸送用含Cr高性能管件用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低碳微合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含Cr高性能管件用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)以來，隨著世界對石油和天然氣需求量的劇增，大型長輸油氣管道發(fā)展迅速。管件是管道中的重要結(jié)構(gòu)件，主要包括三通、彎管和封頭等，隨著管道輸送向著高壓大口徑發(fā)展，對管件和管件用鋼的綜合質(zhì)量提出了更高的要求。目前，國內(nèi)對管件鋼的研究不多，對X80以上級別管件鋼的報道更是少見。雖然， 近期公開的專利中對X80級管件鋼有所提及，例如，申請?zhí)枮?00710185349. 7的專利，介紹了一種管件鋼，其成分為(重量百分比)C :0. 06 0. l%、Si :0. 10 0. 30%,Mn :1. 4% 2. 0%,P :0. 015% 以下、S 0. 01% 以下、Cr 0 0. 45%,Mo 0 0. 3%,Cu 0 0. 3%,Ni 0 0.5%、Nb :0. 05% 0. 15%,Ti :0 0. 06%、V:0 0. 06%，要求 CEliw 控制在 0. 36 0.44%。又如，申請?zhí)枮?00610134691. X的專利，介紹了一種管件鋼，其成分為(重量百分比)0. 12%,Si ^O. 35%,Mn ^ 1. 60%,P :0. 030% 以下、S :0. 015% 以下、Cr 彡0. 30%, Mo 彡 0. 25%, Cu 彡 0. 30%, Ni 彡 0. 50%, Nb 彡 0. 05%, Ti 彡 0. 05%, V 彡 0. 09%，要求 CEnw控制在0. 42%以下。以上兩個專利有如下特點，第一，兩專利均采用低碳設(shè)計(碳含量 0. 12%以下)，一般來說，該種管件鋼在熱處理尤其是回火處理過程中的性能穩(wěn)定性不高， 在600°C 700°C回火，保溫時間超過Smin/mm時其強度會出現(xiàn)顯著降低，因此，對管件的生產(chǎn)過程要求苛刻；第二，兩專利對所涉及管件鋼的具體生產(chǎn)工藝參數(shù)均未有提及?？傊?，現(xiàn)有技術(shù)對高級別管件鋼的研究尚有不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種油氣輸送用含Cr高性能的X80或XlOO級管件用鋼及
其生產(chǎn)方法。本發(fā)明是通過以下方法實現(xiàn)的本發(fā)明所述含Cr高性能管件鋼的化學(xué)成分，重量百分比為C 0. 13% 0. 22%, Si 0. 10% 0. 30%,Mn :0. 80% 1. 30%,Nb :0. 01% 0. 04%,Ti :0. 010% 0. 050%, Cr 0. 36% -0. 55%,Als :0. 010%— 0. 040%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述含Cr高性能管件鋼還可含有Mo、Ni、Cu、V元素的一種或多種，其重量百分比為 Mo 0. 20%,Ni 0. 30%、Cu:0% 0. 30%、V:0% 0. 07% ；所述含Cr高性能管件鋼的CEiiw控制在0. 43 % 0. 50 %，其中CEnw = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/15+(Ni+Cu)/5。本發(fā)明成分設(shè)計理由C是保證強度最為有效的元素，可以提高淬透性和熱處理后性能穩(wěn)定性，保證高溫長時間回火時材料強度，因此，碳含量不宜過低；但是，碳含量的增加對材料韌性和焊接性不利，所以，碳含量也不能過高，對高強度管件鋼而言，碳控制在0. 13% 0. 22%較為適且。Cr有很強的固溶強化作用，還可以有效提高組織穩(wěn)定性，在熱處理過程中能顯著提高淬透性，回火時，增大擴散激活能，阻礙組織和微觀結(jié)構(gòu)的變化，提高材料回火穩(wěn)定性， 保證材料在高溫長時間回火時仍能具有優(yōu)異的綜合性能；另外，作為一種廉價元素，Cr可以替代鋼中Mo、Ni、Mn等元素，在保證材料性能的同時顯著降低生產(chǎn)成本，減少成分偏析， 但Cr含量過高會使碳當(dāng)量增加，所以，控制在0. 36% 0. 55%為宜。Si可以起到固溶強化作用，但其含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，其最佳范圍是 0. 10% 0. 30%。Mn可以起到固溶強化作用，還能增加奧氏體穩(wěn)定性，對提高淬透性也有利，但是， 錳含量過高易誘發(fā)偏析，因此本發(fā)明將Mn含量控制在0. 80% 1. 30%較為適宜。Nb、V、Ti可以抑制奧氏體晶粒長大，細(xì)化相變組織，同時還能起到析出強化和固溶強化等作用，但其含量過高會影響韌性和焊接性。Al可以有效降低鋼中的氧含量，但Al含量過高會使鋼中的夾雜物增加，因此，Als 的含量控制在0. 01% 0. 040%為宜。Ni、Cu可以起到固溶強化作用，是奧氏體穩(wěn)定元素，可以提供淬透性，但Ni價格較高、Cu含量過高會使韌性惡化，因此，將其含量控制在0. 30%以下為宜。Mo可以明顯提高奧氏體穩(wěn)定性，促進(jìn)中低溫轉(zhuǎn)變，但是，鉬含量過高不但會增加成本，還對材料焊接性有不利影響，因此，應(yīng)控制其含量在0. 20%以下。本發(fā)明的CEnw控制在0. 43% 0. 50%，既可以保證鋼板的強韌性，有能使鋼板具有適宜的可焊性。本發(fā)明所述含Cr高性能管件鋼熱軋平板的生產(chǎn)方法包括冶煉、爐外精煉、連鑄、 軋制、冷卻及熱處理，其特征在于軋制過程中連鑄坯的加熱溫度1120 1180°C，該加熱溫度范圍可以保證合金元素充分固溶，同時，抑制奧氏體晶粒過分長大；粗軋溫度960 1040°C，每道次變形量15% 40%，精軋溫度780 920°C，累計變形量55% 75%，通過該工藝軋制可有效細(xì)化奧氏體晶粒；軋后冷卻速度5 25°C /s，終冷溫度400 550°C，之后空冷得到細(xì)小、成分均勻的組織結(jié)構(gòu)。熱處理時，控制淬火溫度920 1000°C，保溫1. 0 3min/Wi，冷卻速度30 800C /s，回火溫度500 700°C，保溫3. 0 20. Omin/mm。淬火加熱溫度必須保證材料組織有效奧氏體化，合金元素固溶充分，但又要抑制奧氏體晶粒過分長大，淬火加熱溫度920 1000°C的加熱區(qū)間較為適宜；淬火冷速30 80°C /s可以保證獲得低溫轉(zhuǎn)變組織；回火的目的是為了消除淬火組織中的殘余應(yīng)力，改變微觀組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)碳氮化物析出，在保證強度的同時改善材料的韌性和塑性，提高其綜合性能，加熱保溫時間必須保證材料組織均勻性和溫度均勻性。本發(fā)明所提供的上述含Cr高性能管件鋼，其強度可滿足X80級(屈服強度580MPa 以上，抗拉強度640ΜΙ^以上)或XlOO級(屈服強度690ΜΙ^以上，抗拉強度760ΜΙ^以上)管件用鋼的要求，其_30°C的沖擊韌性大于等于90J，而且在回火溫度700°C，保溫時間20min/ mm的條件下，材料仍能達(dá)到以上性能指標(biāo)，熱處理穩(wěn)定性優(yōu)異，適用于作為制造油氣輸送用 X80或XlOO管件的原料。
具體實施例方式下面為本發(fā)的幾個具體實施例本發(fā)明實施例的化學(xué)成分見表1 ；相應(yīng)實施例的軋制工藝見表2 ；調(diào)質(zhì)工藝見表3 ； 調(diào)質(zhì)熱處理后的性能見表4。表1本發(fā)明實施例含Cr高性能管件鋼的化學(xué)成分wt %
權(quán)利要求
1.一種油氣輸送用含Cr高性能管件用鋼，其特征在于，化學(xué)成分，重量百分比為C 0. 13% 0. 22%, Si 0. 10% 0. 30%, Mn :0. 80% 1. 30%, Nb :0. 01% 0. 04%, Ti 0. 010% 0. 050%,Cr :0. 36% 0. 55%,Als :0. 010% 0. 040%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，其 CEiiw 控制在 0. 43% 0. 50%，其中 CEnff = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/15+(Ni+Cu)/5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣輸送用含Cr高性能管件用鋼，其特征在于，上述鋼中加入Mo、Ni、Cu、V元素的一種或多種，其重量百分比為Mo 0 0. 20%,Ni :0 0. 30%, Cu 0 0. 30%, V 0 0. 07%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種油氣輸送用含Cr高性能管件用鋼的生產(chǎn)方法，包括冶煉、 爐外精煉、連鑄、軋制、冷卻及熱處理，其特征在于軋制過程中連鑄坯的加熱溫度1120 1180°C，粗軋溫度960 1040°C，每道次變形量 15 % 40 %，精軋溫度780 920 V，累計變形量55 % 75 %，軋后冷卻速度5 25°C /s， 終冷溫度400 550°C，之后空冷得到細(xì)小成分均勻的組織結(jié)構(gòu)；熱處理時，控制淬火溫度920 1000°C，保溫1. 0 !Bmin/mm，冷卻速度30 80°C /s, 回火溫度500 700 0C，保溫3. 0 20. Omin/mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種油氣輸送用含Cr高性能管件用鋼及其生產(chǎn)方法，化學(xué)成分，重量百分比為C0.13％～0.22％、Si0.10％～0.30％、Mn0.80％～1.30％、Nb0.01％～0.04％、Ti0.010％～0.050％、Cr0.36％-0.55％、Als0.010％～0.040％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，CEIIW控制在0.43％～0.50％，連鑄坯的加熱溫度1120～1180℃，粗軋溫度960～1040℃，精軋溫度780～920℃，累計變形量55％～75％，軋后冷卻速度5～25℃/s，終冷溫度400～550℃，熱處理時，淬火溫度920～1000℃，保溫1.0～3min/mm，冷卻速度30℃/s～80℃/s，回火溫度500～700℃，保溫3.0～20.0min/mm。其強度可滿足X80級或X100級管件用鋼的要求。
文檔編號C21D9/52GK102312164SQ201010215728
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者任毅, 劉文月, 張帥, 王爽 申請人:鞍鋼股份有限公司