560MPa級(jí)深海管線用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低碳微合金鋼領(lǐng)域，尤其涉及一種560MPa級(jí)厚規(guī)格深海管線用熱社 鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源需求促進(jìn)海上油氣資源的開發(fā)，海底管線的重要性日益凸顯。海洋油氣占全 球石油天然氣總儲(chǔ)量的70%。我國(guó)海底油氣儲(chǔ)量豐富，僅南海就高達(dá)230億至300億噸，其 中60% W上集中在深海，但我國(guó)開發(fā)能力僅限于300米W內(nèi)淺海。深海管線鋼開發(fā)是技術(shù) 關(guān)鍵，惡劣的深海環(huán)境對(duì)海底管線提出了比陸地管線更高的質(zhì)量要求，要求鋼管高的橫向 強(qiáng)度、縱向強(qiáng)度、高的低溫止裂初性、良好的焊接性、抗大應(yīng)變性能、部分油氣介質(zhì)還要求抗 肥S腐蝕能力。深水油氣田的開發(fā)對(duì)油氣管道提出了更高更嚴(yán)格的要求，如高壓壓潰、高塑 性、高疲勞、海水腐蝕等。同時(shí)，隨著水深的增加，要求管道必須具有足夠的厚度和強(qiáng)度；鋼 板厚度和強(qiáng)度的增加顯著提高了對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的要求，其中包括厚規(guī)格鋼板的強(qiáng)初性 保障、組織均勻性和細(xì)化、偏析和帶狀組織的控制及冷卻均勻性等諸多問題。
[0003] 目前，海底管線用鋼的研究不多，國(guó)內(nèi)更是尚處于起步階段，研發(fā)和生產(chǎn)的多為小 壁厚（厚度小于20mm)、低等級(jí)狂70級(jí)W下）的淺海管道用鋼。
[0004] 《一種用于制作海底管線的鋼板及其社制方法》（CN101082108)，公開了一種熱 社管線卷板，化學(xué)成分重量百分比為C ;0. 030 %~0. 075 %、Si ;0. 10 %~0. 30 %、Μη : 1. 40 % ~1. 60 %、Ρ《0. 015 %、S《0. 003 %、Cu《0. 20 %、Ni ;0. 10 % ~0. 25 %、Mo : 0. 07 % ~0. 20 %、佩；0. 03 % ~0. 05 %、Ti ;0. 001 % ~0. 02 %、A1 ;0. 01 % ~0. 06 %、 Cr《0. 20 %、N《0. 009 %、Ca ;0. 001 % ~0. 005 %、B《0. 0005 %、Sn《0. 010 %、 As《0. 030%，其厚度為6-14mm，-15°C沖擊初性均值在350J W下，不適宜作為深海管線的 原料。
[0005] 《抗HIC性優(yōu)良的管線鋼及其用該鋼材制造出的管線管KCN1914341)，公開的管線 鋼的化學(xué)成分重量百分比為C ;0. 03%~0. 15%、Si ;0. 05%~1. 0%、Mn ;0. 5%~1. 80%、 P《0. 015 %、S《0. 004 %、0《0. 01 %、N《0. 007 %、Ti《0. 024 %、A1 ;0. 010 % ~ 0. 10%、Ca;0. 0003%~0. 02%,另夕F，還含有 Mo ;0. 01%~1.0%、V;0. 01%~0. 30%、佩： 0. 003%~0. 10%、Cr ;0. 01%~1. 0%、B ;0. 0001%~0. 001%中的至少一種，所介紹的管 線鋼和無縫管具有良好的抗腐蝕性，但未介紹產(chǎn)品的初性情況，同時(shí)，所介紹鋼板厚度均在 20mm W下，而且，社后需要調(diào)質(zhì)處理，增加了生產(chǎn)工序和成本。
[0006] 《一種提高管線鋼落健性能的方法》（CN101476026)，公開了一種改善DWTT性能的 工藝，但其所列舉的實(shí)施例中僅能保證-15°C的DWTT性能，其-2(TC時(shí)的沖擊初性均在400J W下，而且未說明所生產(chǎn)鋼板厚度和耐腐蝕性能。
[0007] 《海底管線鋼管的制造方法》（CN101701315)，公開了一種海底管線用焊管的制作 方法，其-25°C沖擊初性均在300J W下。因此，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)560MPa級(jí)厚規(guī)格深海管線用鋼 的研究尚有不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種厚度30mm W上560MPa級(jí)厚 規(guī)格深海管線鋼管用熱社鋼板及其生產(chǎn)方法，其橫向和縱向屈服強(qiáng)度可達(dá)到550MPa或 540MPa W上，橫向和縱向抗拉強(qiáng)度達(dá)到630MPa或620MPa W上，橫向-60°C的沖擊初性大于 等于400J，橫向-2(TC DWTT剪切面積大于等于85%，同時(shí)，鋼板抗腐蝕性能優(yōu)異，96小時(shí) HIC試驗(yàn)結(jié)果符合MCE 0284標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于作為制造深海油氣輸送用管線的原料。
[0009] 本發(fā)明目的是送樣實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 一種560MPa級(jí)深海管線用熱社鋼板，該鋼板的成分按重量百分比計(jì)如下；C: 0. 04%~0. 09%、Si ;0. 18%~0. 45%、Mn ;1. 2%~1. 75%、P 0. 020%、S《0. 003%、 佩《0. 08%、Ti《0. 025%、V《0. 03%、M〇《0. 20%、Cu《0. 25%、Ni ;0. 10%~0. 30%、 Cr《0. 25%、N《0. 008%、A1 ;0. 010%~0. 040%、Al/N > 2,余量為鐵和不可避免的雜 質(zhì)；本發(fā)明所述鋼的CEIIW控制在0. 35%~0. 40%、CEPCM控制在0. 15%~0. 19%，其中：
[0011] CEIIW = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5，
[0012] CEPCM = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
[0013] 本發(fā)明化學(xué)成分設(shè)計(jì)理由如下：
[0014] C是保證強(qiáng)度的必要元素，為使厚規(guī)格鋼板具有必要的強(qiáng)度，C含量必須保證下 限為0. 04%，但C含量增加，材料的初性、焊接性和抗腐蝕性能會(huì)降低，因此，上限設(shè)為 0. 09%。
[0015] Si是有效的脫氧元素，還可W起到強(qiáng)化作用，但Si含量過高會(huì)使鋼的塑性和初性 降低，因此設(shè)定其范圍是0. 18%~0.45%。
[001引 Μη是保證強(qiáng)度的有效元素，但Μη易偏析，其含量過高會(huì)影響初性和抗腐蝕性，因 此本發(fā)明認(rèn)為將Μη含量控制在1. 2%~1. 75%較為適宜。
[0017] Ρ、S為有害雜質(zhì)元素，會(huì)誘發(fā)偏析，增大材料脆性，因此，其含量越低越好。
[0018] 佩、Ti即是固溶強(qiáng)化元素，又是碳氮化物形成元素，可W起到良好的細(xì)晶和強(qiáng)化效 果，但其含量過高會(huì)影響初性和焊接性，同時(shí)，碳氮化物析出增多對(duì)抗HIC性能也有害，因 此，將佩、Ti控制在佩《0. 08 %、Ti《0. 025 %。
[0019] Mo、化可W有效增大材料的渾透性，增加強(qiáng)度和初性，但含量過高對(duì)材料焊接性有 不利影響，另外，從成本角度考慮也要適當(dāng)設(shè)定其上限，因此將Mo、化控制在Mo《0. 20%、 Cr《0. 25%。
[0020] Ni、化起固溶強(qiáng)化作用，還能改善耐蝕性，同時(shí)還是奧氏體穩(wěn)定元素，可w提供 渾透性，但其含量過高會(huì)影響經(jīng)濟(jì)性和焊接性，因此本發(fā)明控制在Ni ;0. 10%~0. 30%， Cu《0. 25%。
[0021] N的存在會(huì)惡化母材和焊接熱影響區(qū)的初性，其含量不超過0. 008%為宜。
[0022] A1是脫氧的必要元素，因此必須保證其含量，但A1含量過高會(huì)使鋼中的夾雜物增 加，因此，Als的含量控制在0. 010%~0. 040%為宜。A1/N > 2可W有效保證脫氧效果和 A^Ti-Mn復(fù)合化物的形成，有利于提高潔凈度。
[0023] 本發(fā)明的CEI"控制在0.35%~0.40%、CEpcM控制在0.15%~0.19%，既可W保 證鋼板的強(qiáng)初性，有能使鋼板具有適宜的可焊性和變形能力。
[0024] 本發(fā)明560MPa級(jí)厚規(guī)格深海管線用熱社鋼板厚度在30mm W上。
[002引一種560MPa級(jí)深海管線用熱社鋼板的生產(chǎn)方法包括鐵水預(yù)處理、冶煉、爐外精 煉、保護(hù)德注、控制社制、控制冷卻，社制過程中連鑄昆的加熱溫度1160~123(TC，加熱時(shí) 間1. 0-1. 5min/mm，均熱段保溫時(shí)間不小于60min，該加熱工藝可W保證材料完全奧氏體 化，使合金元素充分固溶，同時(shí)又能抑制奧氏體晶粒的過分長(zhǎng)大；粗社階段采用橫縱向社 巧[|，道次壓下量不小于15 %，橫向社制變形量不小于30 %，粗社末道次變形量不小于20 %， 粗社溫度1000~iiocrc，該粗社工藝可在保證奧氏體再結(jié)晶細(xì)化的同時(shí)，降低縱橫向組織 的差異，保證良好的縱橫向性能，精社溫度750~83(TC，精社階段累計(jì)變形量60%~75%， 通過控制社制可W充分細(xì)化奧氏體晶粒尺寸，同時(shí)使奧氏體扁平化，增加相變形核位置， 還能使奧氏體中儲(chǔ)存一定的應(yīng)變能，使形核率提高，相變后組織細(xì)化；社后冷卻速度15~ 35°C /s，終冷溫度400~50(TC，之后空冷，可W獲得強(qiáng)初性匹配良好的針狀鐵素體+貝氏 體+塊狀鐵素體的復(fù)合組織。
[0026] 應(yīng)用本發(fā)明可得厚度30mm W上的560MPa級(jí)厚規(guī)格深海管線用鋼，其橫向和縱向 屈服強(qiáng)度可達(dá)到550MPa或540MPa W上，橫向和縱向抗拉強(qiáng)度達(dá)到630MPa或620MPa W上， 橫向-6(TC的沖擊初性大于等于400J，橫向-2(TC DWTT剪切面積大于等于85 %，同時(shí)，鋼板 抗腐蝕性能優(yōu)異，96小時(shí)HIC試驗(yàn)結(jié)果符合MCE 0284標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于作為制造深海油氣 輸送用管線的原料。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1顯微組織金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，進(jìn)行鐵水預(yù)處理、冶煉、爐外精煉、保護(hù) 德注、控制社制、控制冷卻。本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分見表1。本發(fā)明實(shí)施例鋼的主要工 藝參數(shù)見表2。本發(fā)明實(shí)施例鋼的綜合性能見表3。本發(fā)明實(shí)施例鋼抗HIC檢驗(yàn)結(jié)果見表 4。
[0030] 表1本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分（wt % )
[0031]

[0034] 表3本發(fā)明實(shí)施例鋼的綜合性能
[0035]
[0036] 表4本發(fā)明實(shí)施例鋼抗HIC檢驗(yàn)結(jié)果
[0037]
【主權(quán)項(xiàng)】
1.560MPa級(jí)深海管線用熱軋鋼板，其特征在于，該鋼板的成分按重量百分比計(jì)如 下：C :0· 04 % ~0· 09 %、Si :0· 18 % ~0· 45 %、Μη :1· 2 % ~1. 75 %、P :彡 0· 020 %、 S ^ 0. 003%, Nb ^ 0. 08%, Ti ^ 0. 025%, V ^ 0. 03%, Mo ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 25%, Ni ： 0· 10%~0· 30%、(Χ0· 25%、Ν<0· 008%、A1 :0· 010%~0· 040%、A1/N 彡 2,余量為鐵和 不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明所述鋼的CEIIW控制在0. 35%~0. 40%、CEPCM控制在0. 15%~ 0. 19%，其中： CEIIff = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5, CEPCM = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。2. -種權(quán)利要求1所述的560MPa級(jí)深海管線用熱軋鋼板生產(chǎn)方法，包括冶煉、連鑄、乳 制、直接淬火、回火，其特征在于：軋制過程中連鑄坯的加熱溫度1160~1230°C，加熱時(shí)間 1. 0-1. 5min/mm，均熱段保溫時(shí)間不小于60min ;粗軋階段采用橫縱向軋制，道次壓下量不 小于15%，橫向軋制變形量不小于30%，粗軋末道次變形量不小于20%，粗軋溫度1000~ 1KKTC，精軋溫度750~830°C，精軋階段累計(jì)變形量60 %~75 % ;乳后冷卻速度15~ 35°C /s，終冷溫度400~500°C，之后空冷。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種560MPa級(jí)深海管線用熱軋鋼板，該鋼板成分按重量百分比計(jì)如下：C：0.04％～0.09％、Si：0.18％～0.45％、Mn：1.2％～1.75％、P：≤0.020％、S≤0.003％、Nb≤0.08％、Ti≤0.025％、V≤0.03％、Mo≤0.20％、Cu≤0.25％、Ni：0.10％～0.30％、Cr≤0.25％、N≤0.008％、Al：0.010％～0.040％、Al/N≥2，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；方法:連鑄坯加熱溫度1160～1230℃，加熱時(shí)間1.0-1.5min/mm，均熱段保溫時(shí)間不小于60min；粗軋道次壓下量不小于15％，橫向軋制變形量不小于30％，末道次變形量不小于20％，溫度1000～1100℃；精軋溫度750～830℃，累計(jì)變形量60％～75％；軋后冷卻速度15～35℃/s，終冷溫度400～500℃，后空冷。橫縱向性能優(yōu)異，抗腐蝕性能優(yōu)異，適用于作為制造深海油氣輸送用管線的原料。
【IPC分類】C21D8/02, C22C38/14, C22C38/40, C22C38/42, C22C38/08, C22C38/58, C22C38/44, C22C38/16, C22C38/12, C22C38/50, C22C38/46, C22C38/48
【公開號(hào)】CN105506472
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410505187
【發(fā)明人】任毅, 張帥, 王爽, 劉文月, 張祿林, 高紅, 劉浩然, 魯強(qiáng)
【申請(qǐng)人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年9月26日