[发明专利]一种800MPa级压力钢管用钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗拉强度为800MPa级压力钢管用钢，属于低碳低合金高强钢制造领域。

背景技术

水力发电因属清洁能源、可持续发展而受到广泛重视和推广，在水电站建设进程中，输水压力钢管、岔管及蜗壳等关键钢结构逐步向大型化，生产施工向自动化方向发展，且这些钢结构处于潮湿弱酸性环境中，易受环境中氧、水和酸性物质的化学及电化学作用而引起腐蚀。针对水电站压力钢管工程建设工况及发展趋势，采用抗拉强度为800MPa级高强度钢可降低钢结构重量及施工难度，并可提高工程质量，延长使用寿命。目前我国水电站建设中压力钢管、岔管及蜗壳等钢结构多用抗拉强度相对较低的500MPa和600MPa级钢建造，800MPa级高强钢应用较少且依赖进口。另外，压力钢管建设中，需要大量的焊接工作，为提高焊接效率和改善现场焊接作业环境，广泛采用一些自动化程度较高的先进焊接技术，为此，要求压力钢管用钢能够适应不同的焊接规范，具有良好的焊接性能。因此研制生产高强度(抗拉强度：800MPa级，屈服强度≥690MPa)、具有良好焊接性能经济型水电站压力钢管用钢不仅填补国内空白，替代进口产品，而且为我国水电站建设推向新台阶做出贡献。

在本申请以前，日本等国生产的WEL-TEN80等系列800MPa级水电用钢经冶炼、轧制及调质热处理而成，其化学成分按重量百分比为：C≤0.14，Si≤0.35，Mn：0.60～1.50，P≤0.015，S≤0.010，Cu≤0.10～0.30，Ni：0.30～0.70，Cr：0.30～0.80，Mo：0.15～0.60，V≤0.10，B≤0.005，余量为Fe及不可避免的杂质。

美国专利，申请号为US718567介绍了“High strength line pipe steelhaving low yield ratio and excellent in low temperature toughness”，通过冶炼、锻造、热轧、冷却后卷取等工艺过程生产，以Mn-Ni-Mo-Nb-Ti为主要合金元素，其化学成分按重量百分比为：C：0.05-0.10，Mn：1.70-2.50，Si≤060，P≤0.015，S≤0.003，Cr≤0.80，Cu≤1.20，Ni：0.10-1.00，Mo：0.15-0.60，Nb：0.01-0.10，N：0.0010-0.0060，Ti：0.005-0.03，Al≤0.06，V≤0.10，B≤0.0020，余量为Fe及不可避免的杂质，卷取温度为540±20℃。利用固溶氮及氮化物的析出获得一定的强度。抗拉强度大于950MPa.

另一项美国专利，申请号为US028574公开了“High-toughness，high-tensile-strength steel and method of manufacturing the same”。其化学成分按重量百分比为：C：0.02～0.1％；Si：≤0.6％；Mn：0.2～2.5％；Ni：1.2～2.5％；Nb：0.01％～0.1％；Ti：0.005～0.03％；N：0.001～0.006％；Al：≤0.1％，余量为Fe及不可避免的杂质。采用普通轧制或控制轧制方法制造，抗拉强度大于900MPa。

中国专利，申请号为98802878.6公开了“高抗拉强度钢及其生产方法”，抗拉强度高于900MPa，其化学成分按重量百分比为：C：0.02-0.1％，Si≤0.6％，Mn：0.2-2.5％，Ni：0.2-1.2％，Nb：0.01-0.1％，Ti：0.005-0.03％，Al≤0.1％，N：0.001-0.006％，Cu：0-0.6％，Cr：0-0.8％，Mo：0-0.6％，V：0-0.1％，B：0-0.0025％，Ca：0-0.006％，P≤0.015％，S≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。

以上高强度钢不足之处在于，其不足在于：其一，钢的化学成分复杂，生产过程难于控制，使得产品合格率降低，增加了成本；其二，含有昂贵的合金元素Mo、Ni等，不是一种经济型钢；其三，因含有合金元素Al、REM等强氧化性合金元素，浇铸过程形成的氧化物容易堵浇铸水口，生产不安全。要求钢的S含量不高于0.003％，增加了生产难度，提高了生产成本。