[发明专利]一种高强度管线钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度管线钢板及其制备方法，具体的是涉及一种高强度，特别是高抗拉强度的管线钢板及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，石油、天然气用量不断增长，国内管线钢发展异常迅速，未来10年将是我国油气输送管线建设的井喷期。X80管线钢由于其高强度、高韧性已应用于在建的“西气东输二线”输气管道工程及中俄石油管道工程的主干管线。尽管目前国内已有很多大中型钢厂能生产X80级别管线钢，但是传统的X80级别管线钢主要采用低碳、高铌的成分设计，高Nb的加入虽然可以显著细化晶粒，提高管线钢的强韧性，但是过量Nb的加入会明显降低焊接粗晶热影响区(CGHAZ)的低温冲击韧性。

管道运输是石油、天然气最经济、最合理的运输方式，为降低管线建设和运行成本，输送压力及管线钢的强度在不断提高。但是单单考虑管线钢的强度级别已经不能满足管道运输的安全要求。对偏远地区能源的大量需求使得超长距离的管线建设不得不经过一些寒冷和多地震地区或深海、硫高等环境恶劣的地区，这就要求管道运输不仅要采用高强度级别以降低成本，更要考虑在特殊地质条件下的运行安全。在地震冻土带、泥石流、山体滑坡等等自然灾害引起地层的大规模运动地区，管线钢不但要承受较高的内压，同时还必须具有相当高的变形能力和应变强化能力，以承受由于地质断层相对运动、地震波传播、土层液化引起的轴向压缩变形及弯曲变形，显然此时单纯的高强度并不能确保管线的安全，管线钢还应具有很好的抗大变形能力。

大线能量焊接管线钢可以显著提高管道的铺设效率、节约成本，是管线钢未来发展的主要趋势之一。传统高强X80管线钢经过大线能量焊接热过程后，焊接粗晶热影响区（CGHAZ）的晶粒严重粗化和组织结构的改变将使得热影响区的性能与管线钢性能严重不匹配，焊接接头热影响粗晶区不再具有管线钢的许多优异性能。为了使X80管线钢具有较好的大线能量焊接性能，就必须要在传统X80成分设计基础上进行优化。

我国油气管道工程发展很快，尤其是长距离输送管道建设近年来得到很大发展，管线沿线必然经过多种复杂地质地貌条件。在大部分地区管道均采用基于应力的设计方法，但是在管线经过地震带和活动断层以及沉陷带、冻土带、滑坡带等区段时，必须采用基于应变的管道设计方法，这就需要采用具有均匀塑性变形容量较大的高钢级管线钢并发展相应的制造技术。一般而言，管线钢强度较低时均匀塑性变形容量较大，而对于高钢级管线钢要获得较大的塑性变形容量比较困难。加之，高钢级管线钢和钢管在随后的防腐过程中由于温度的作用会产生强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象，即产生应变时效现象。钢管在长期的使用过程中的也会产生应变时效现象。近年来，随着控轧空冷技术的发展，管线钢的屈强比已从过去的0.80～0.85上升到0.90～0.95，过高的屈强比限制了管线钢和钢管的变形能力，从而对使用安全性产生影响。目前，具有高应变性能的高钢级管线钢在国际上已经开发出来，并得到工程应用，但不能很好地兼顾应变时效性能。

抗大变形管线钢是管线钢发展最具挑战性的领域之一，这些地区的埋地管线可能发生大的塑性变形。这样，管线需要更高的抗压缩和拉伸应变的性能。抗大变形管线钢能够承受较大的变形，其性能指标有一定的特殊性。通过大量的研究试验表明，在基本的强度衡量参数，如屈服强度、抗拉强度等之外，能够说明其大变形性的主要参数包括：均匀塑性变形延伸率UEL≥10％、屈强比σs/σb≤0.80等等。采用TMCP工艺生产高强度高韧性的管线钢已经基本成熟，但是目前的X80级别管线钢都为典型的针状铁素体或下贝氏体组织，这样的组织类型对应的钢板性能具有很好的强度和韧性匹配，但是其塑性不足，均匀变形伸长率UEL≤10％，屈强比大都在0.82以上，有的甚至超过了0.90。所以在特殊地质条件下，目前X80级管线钢抗地层位移所产生的变形能力较低。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种高强度管线钢板；

本发明的目的之二在于提出该高强度管线钢板的制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

各组分由如下重量百分数组成：

C：0.065～0.07％，Si：0.1～0.14％，Mn：1.2～1.6％，Ti：0.01～0.015％，P：≤0.012％，S：≤0.004％，Ni：0.35～0.42％，Cr：0.2～0.5％，Nb：0.05～0.1％，Mo：0.22～0.32％，RE：0.01～0.025%限制元素H≤0.0002％，N≤0.004％，O≤0.0015％，余量为Fe；