[发明专利]厚壁高DWTT性能X65-70海底管线钢及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及管线管技术，特别涉及一种厚壁高DWTT性能X65-70海底管线管及制造方法，厚壁大于25.4mm，屈服强度450~605MPa，抗拉强度570~760MPa，低温冲击韧性：-20℃下AKv>320J，FA%大于90%；全壁厚DWTT性能：-15℃下SA%大于85%。

背景技术

管道输送是石油天然气最安全、经济、高效的输送方法，因此长期以来被广泛应用，管道用钢也得到了不断的发展。在上世纪早期，管道用钢一直采用C、Mn、Si型的普通碳素钢，包括X52及X52以下钢级的管线钢。

自60年代开始，随着输送压力和输送管管径的增大，输油、气管材广泛采用低合金高强钢，该钢种在普通碳素钢的基础上加入少量合金元素而发展起来的一种高强度结构钢，主要以热轧或正火态交货，可以获得具有一定强度、韧性、成型性、焊接性和抗腐蚀的良好综合性能。

随着管道工程对管线钢提出的更高要求，在60年代末，API 5LX和API 5LS中添加了X56、X60、X65三种钢级，这些钢突破传统的成分设计和工艺控制思路，在钢中加入微量Nb、V、Ti等合金元素，采用控制轧制工艺，使钢的综合力学性能得到明显改善，管线钢从此进入微合金化加控轧生产的新阶段。70年代初到80年代，在Mn-Nb系基础上开发出Mn-Mo-Nb系微合金化管线钢，该类型管线钢采用TMCP工艺，可以获得高强度和良好的低温韧性，主要用于制造X70、X80强度级别的管线钢，并且于1990年完成对X80管线钢的实际应用。随后，更高级别的管线钢X100、X120相继开发成功，并铺设了试验段。

管道建设不仅要合理选择钢级，同时要考虑到管道口径、输送压力、输送介质、服役环境、可焊性以及经济性等多种因素的影响。由计算可知，在输气管线中，输气压力一定时，输气量随管径增加而增加；管径一定时，输气量随输送压力增大而增加，因此采用大口径高压输送管道更加经济，是管道发展的趋势，由此对管道的强度、韧性及厚度规格也提出了更高的要求。同时，随着全球对能源需求的不断膨胀，能源的开采逐步延伸到偏远的极地、冻土、海底等环境恶劣区域，同样对输送管道的强度、韧性以及厚度提出了更高的要求。因此，开发出高强度、高韧性、厚规格的X65-X70MO级海底管线管正适应海上然气管道发展的需求，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种厚壁高DWTT性能X65-70海底管线钢及制造方法，采用C-Mn-Nb-Cr成分体系，并采用热轧TMCP方式生产，合金成分简单，生产周期短、生产方法简单，钢材成本较低。该钢板具有厚规格、高强度、优良的低温冲击韧性和可焊性及良好的DWTT性能，其厚壁大于25.4mm，屈服强度450~605MPa，抗拉强度570~760MPa，低温冲击韧性：-20℃下AKv>320J，FA%大于90%；全壁厚DWTT性能：-15℃下SA%大于85%；可用于海底天然气输送用直缝焊管的辅设。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

厚壁高DWTT性能X65-70海底管线管，其成分重量百分比为：

C 0.03~0.05%，

Si≤0.25%，

Mn 1.47~1.70%，

P≤0.010%，

S≤0.001%，

Ti 0.006~0.010%，

Cr 0.10~0.20%，

Cu 0.12~0.20%，

Ni 0.36~0.45%，

Al 0.025~0.045%，

Ca 0.0008~0.0025%，

N≤0.0035%，

O≤0.0025%，

Nb 0.040~0.050%，

其余为Fe和不可避免杂质；且，Ceq=0.34~0.040，Pcm=0.13~0.17；

其中，Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15；

Pcm=C+Si/30+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10。

在本发明所述X65、X70钢级厚壁高强度管线钢的化学成份设计中：