[发明专利]一种经济型高强度低屈强比管件钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢技术领域，尤其涉及一种油气输送用经济型高强度低屈强比管件钢及其生产方法。

背景技术

管件是管道中起到改变方向、加固强化等作用的重要结构件，主要包括三通、弯管和封头等，在长输管道建设中需要大量的管件产品。随着管道输送向着高压大口径发展，对管件强度、韧性、焊接性等要求不断提高，也对管件用钢的综合质量提出了更高的要求。

目前，油气管件制作一般需要经历热处理成型，因此，要求管件用钢经热处理后必须具有良好的综合性能。

近年来，油气管道项目不断向海底、高寒冻土带、地震带等环境恶劣地区发展，这些地区地壳活动较频繁，管线服役温度低，易发生较大幅度的塑性变形，因此，在该类地方应用的管线要求基于应变设计，具有良好的抗塑变能力。

目前，国内外对X90、X100级管件钢的研究较少，而且多集中在基于应力设定的管件上，例如，CN102161148A的专利，介绍了一种X90级弯管和管件，其成分为（重量百分比）C：0.11～0.25％、Mn：1.35％～2.0％、Si：0.3%～0.5％、P≤0.010%、S≤0.005%、Ca：0.002%～0.005%、N≤0.008%、Al：0.01%～0.05%，或添加Nb：0.035％～0.11％、Ti：0.02%～0.06％、V：0.03％～0.07％、Cr：0.15%～0.60%、Mo：0.15%～0.50%、Ni：0.15%～1.5%，从其所列的实施例看，其所制管件强度虽然满足X90级，但屈强比均不低于0.92，成分中（Mo+Cr+Ni）≥0.85%，该类管件的抗应变能力不足，而且，成分中贵重合金元素的加入量大，生产成本高；专利WO2011150687(A1)、CN102021499A也存在类似情况。现有技术对抗应变管线钢的研究主要是干线管用钢，该类钢板制管过程中不经历热处理，仅保证钢板轧态性能满足抗应变要求，不适宜制作管件。例如，专利CN101864535A提供了一种抗大变形管线钢，所述钢板仅保证热轧态性能，无法保证热成型后性能。

 综上所述，现有技术对经济型高强度低屈强比管件钢的研究尚有不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气输送用经济型高强度低屈强比X90或X100级管件用钢及其生产方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本发明所述经济型高强度低屈强比管件钢的化学成分重量百分比为C：0.10％～0.18％、Si：0.25％～0.55％、Mn：1.40％～1.90％、Nb：0.02%～0.05％、Ti：0.008％～0.020％、V：0.02％～0.05％、Als：0.010%～0.040%，（Nb+V+Ti）≤0.10%、Mo：0～0.25%、Ni：0～0.30%、Cu：0～0.35%、Cr：0～0.30%、（Mo+Ni+Cu+Cr）≤0.55%，余量为铁和不可避免的杂质。

所述经济型管件钢的CE_IIW控制在0.41%～0.50%，其中CE_IIW=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/15+(Ni+Cu)/5。

本发明成分设计理由：

C是保证强度最为有效的元素，可以提高淬透性，起到固溶强化和碳化物析出强化作用，因此，为保证强度，碳含量不宜过低；但是，碳含量的增加对材料韧性和焊接性不利，所以，碳含量也不能过高，本发明认为对X90、X100管件钢而言，碳控制在0.10％～0.18％较为适宜。

Si可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，其最佳范围是0.25％～0.55％。

Mn可以起到固溶强化作用，还能增加奥氏体稳定性，对提高淬透性也有利，但是，锰含量过高易诱发偏析，因此本发明认为将Mn含量控制在1.40％～1.90％较为适宜。

Nb、V、Ti可以抑制奥氏体晶粒长大，细化相变组织，同时还能起到析出强化和固溶强化等作用，尤其是在热处理过程中能有效提高强度，但其含量过高会影响韧性和焊接性。

Al可以有效降低钢中的氧含量，但Al含量过高会使钢中的夹杂物增加，因此，Als的含量控制在0.010%～0.040%为宜。