[发明专利]高强度低屈强比X90热轧钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度管线钢生产技术领域，特别是涉及一种高强度低屈强比X90热轧钢板及其生产方法，用于石油、天然气的输送管道建设。

背景技术

世界能源管道建设正在向着长距离、超高强、高压输送发展，随着X100和X120开发的进展，2002年，API和ISO同时制定了新的工作项目，其目的是在API 5L和ISO 3183中增加从X90到X120的超高强度钢级。X90、X100和X120这三个钢已被列入2007年发布的API Spec 5L管线钢管规范第44版，超高强管线钢向其最终的实际应用迈进了一大步。

近年来，我国已在X70/X80高强度管线钢的开发上取得了重大进展，在国际管道界从跟跑者成为领跑者。目前应我国经济发展要求，每年有近1100亿m3的气源量急需输送，且随着新疆煤制气产能的迅速提高，气源量仍在增加。“十二五”期间急需建成多条管道工程满足输气的要求。而由于河西走廊宽度受限、土地征用、居民搬迁、与地方政府协调、运营维护等方面的原因，必须尽最大限度减少管道数量，提高单管输送能力。因此提高管道输送压力、钢级和壁厚成为必选技术路线。而在超高强度管线钢管的开发方面，我国与国外在可焊性和自止裂韧性等研究方面差距很大。

为探索制定我国大规模管道建设所需的高新管线钢科技攻关方案，2010-2011年期间，中国石油集团组织国内外管道行业和冶金行业专家召开多次技术论证会，对我国“十二五”期间输气管道强度设计系数及X90/X100高强度管线钢开发应用研究重大专项进行专家论证。专家组对技术指标设置、创新体系建设、保障措施等提出了宝贵意见和建议，建议“输气管道强度设计系数研究”和“X90/X100高强度管线钢技术开发应用”课题尽快立项，开展西三线一级地区0.8设计系数的前期设计和X90/X100技术准备工作，并考虑在我国开展大规模管道建设。输气管道一类地区设计系数提高0.08个百分点，可节约管材用量和降低工程建设成本10％。超高强X90/X100管线钢的开发和应用，可有效提高管道输送效率，减小钢管壁厚，降低工程成本。

虽然三个超高强度管线钢级别X90、X100和X120已于2007年同时被列入了API5L和ISO 3183标准，但其进展却各不相同。X90是X80和X100强度等级的中间钢级，X90的开发和应用似乎是顺理成章的事情，然而实际情况并非如此。在全球众多的管道学术会议中始终看不到有关X90的论文和相关报道，然而X100和X120的研究开发一度成为热点，并相继完成若干试验段的建设。

考虑我国实际情况，在超高强度管线钢开发方面应充分重视X90的开发。以X90的开发作为从X80向X100跃进理想的过渡点和中间站既是可行的，而且本身也会有很好的经济效益。因此开发韧性优良的X90管线钢及其工艺技术，意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度低屈强比X90热轧钢板及其生产方法，产品韧性优良，并具有良好的可焊性和自止裂能力，可降低工程建设成本。

本发明的所述钢板化学成分为：C：0.02～0.07％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.40～1.54％，P：≤0.012％，S：≤0.003％，Alt：0.02～0.06％，Nb：0.05～0.10％，Ti：0.008～0.040％，Cr：0.20～0.35％，Mo：0.20～0.35％，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，通过两阶段控轧+超快速冷却技术，本发明制备出了X90钢板，屈服强度达到625MPa以上，抗拉强度在695MPa以上，屈强比在0.91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)≥320J，夏比冲击剪切面积≥90％。

落锤性能：-20℃，全壁厚落锤试样剪切面积(DWTT SA)≥85％。

本发明的制备方法包括转炉冶炼、炉外精炼、加热、除鳞、轧制、超快速冷却等工序；在工艺中控制如下技术参数：

(1)将钢坯加热到1150-1220℃，钢坯上下表面温差≤20℃；

(2)钢坯进行高压水除鳞，除鳞水压力控制在21～26MPa；

(3)钢坯分两阶段进行轧制，第一阶段开轧温度控制在1050-1100℃，中间进行待温，待温时间控制在100-200s，第二阶段开轧温度控制在870-900℃，终轧温度控制在821-850℃范围，第二阶段单道次压下率均控制在10-30％范围；