[发明专利]一种低温韧性优良的X100管线钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度管线钢生产技术领域，特别是涉及一种低温韧性优良的X100管线钢板及其制备方法。

背景技术

天然气作为一种高效清洁的能源正日益受到人们的重视。由于天然气田一般位于偏僻的远离市场的荒漠地区，如何安全、经济地将天然气输送到消费市场一直是天然气产业发展的关键问题之一。通过技术创新以及采用更高压力和更高强度的管道，是降低天然气长距离输送成本最有效的途径。提高输送压力是天然气长输管线发展最明显的趋势。天然气管道输送压力在50年间从最初的0.2MPa提高到14MPa。输送压力的提高要求采用更高强度的管线钢。如今，世界范围内的天然气长输管道建设已从过去采用的X52、X60和X65管线钢发展到以X70和X80为主导的管线钢，并且正在开发X100～X120超高强度管线钢。

X100与X80的开发几乎是同时开始的，但是其实际应用的结果却大相径庭。X80已在世界上获得了广泛的应用，特别是进入本世纪以来，在北美和亚洲相继建设了三条X80天然气长输管线(美国的夏延平原管道、落基管道和我国的西气东输二线管道)，使X80天然气长输管线有了飞越式的增长，但X100管道至今尚停留在试验段建设阶段。在2006年国际管道会议前后一段时间里，X100和X120的研究开发一度成为热点，世界各地的管线钢研究者一致将注意力聚焦在X100的研究开发上，X100管线钢的工艺技术和产品性能取得了一定的进步。

但到目前为止，查阅世界上关于X100管线钢的文献或专利，X100的低温韧性指标都偏低，-20℃夏比冲击功多数分布在150～290J之间，因此管线钢行业的专家们一度认为，X100管线钢不能依靠钢管自身韧性止裂，都要加止裂器，工程成本将会大大提高。如果X100管线钢母材的夏比冲击韧性达不到300J以上的话，X100产品的大规模工程应用前景，将会大打折扣，不切实际。因此具有优良低温韧性的X100管线钢及其工艺技术，亟待开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温韧性优良的X100管线钢板及其制备方法，解决了以上现有技术中X100低温韧性指标偏低的缺点，产品具有自止裂能力。

本发明的所述钢板化学成分为：C：0.03～0.07％，Si：0.10～0.45％，Mn：1.50～1.79％，P：≤0.012％，S：≤0.003％，Alt：0.02～0.06％，Nb：0.05～0.10％，V：0.02～0.08％，Ti：0.005～0.040％，Ni：0.20～0.50％，Mo：0.20～0.50％，N：≤0.008％，H：≤0.0002％，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。

采用上述化学成分设计，通过RH真空处理+强化控轧控冷，本发明制备出了屈服强度达到690MPa以上，抗拉强度在760MPa以上，屈强比在0.92以下；

夏比冲击韧性：-20℃，全尺寸10×10×55mm V型缺口试样，夏比冲击功(CNV)≥330J，夏比冲击剪切面积≥90％。

本发明的制备方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、轧制、冷却、矫直工序；在工艺中控制如下技术参数：

(1)RH精炼：氩气流量800～1200NL/min，真空处理时间15～35min。

(2)加热制度：将钢坯加热到1150-1250℃，均热段时间40～60min。

(3)轧制工艺：钢坯分两阶段进行轧制，中间进行待温，第一阶段终轧温度980-1060℃，中间坯待温厚度控制在成品厚度的3-5倍，第二阶段开轧温度控制在840-890℃，终轧温度控制在760-820℃范围。

(4)冷却工艺：热轧后快速进行水冷，入水温度控制在750-810℃，终冷温度控制在90-190℃，冷却速度控制在15-25℃/s。

本发明内容的构成要点立足于以下认识：Mn通过固溶强化提高强度，还可降低γ-α相变温度，进而细化铁素体晶粒。但众所周知，Mn是易偏析元素，会造成铸坯中心偏析严重，而导致钢板心部带状组织严重，引起各向异性，导致冲击断口出现分层或脆断，大大降低钢板的低温韧性性能和抗HIC性能。本发明进行了大量试验，通过添加不同的Mn含量，发现：当Mn的含量大于1.90％时，钢板的抗拉强度很高，但冲击韧性较差；当Mn的含量低于1.80％时，通过合理的工艺控制，钢板的强韧性能达到一个较好的匹配，见附图2所示。因此本发明中Mn含量控制在1.50～1.79％范围，获得了X100管线钢良好的强韧性能。