[发明专利]X120高钢级管线钢热轧钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微合金钢生产技术领域，特别地涉及一种X120高钢级管线钢热轧钢板及其制备方法。

背景技术

在经济危机和能源需求剧增的背景下，国家拉动内需，扩大基础建设，管道工程建设尤为突出。国内著名的“西气东输工程”建设，管线钢需求量大，X80钢级批量应用，促进了国内钢厂对更高强度等级管线钢的研究与开发。

长距离高压输送对管线钢性能提出了更高的要求。从输送管道的运营稳定性和安全性出发，需要具有更高强度和韧性的管线钢；从经济角度出发，也需要更高钢级管线钢产品。目前，相关标准中的最高强度等级X120级管线钢要求屈服强度达到915～1050MPa，抗拉强度达到915～1145MPa，且具有良好的韧性指标，它的应用将具有巨大的经济效益，可使长距离油气管线工程造价降低5%～18%，主要体现在节约材料、提高输送压力、减小施工量、降低维护费用和优化整体方案等方面。

专利号为ZL200610117239.2、发明名称为“超高强度高韧性X120管线钢及其制造方法”的专利中记载的管线钢的化学成分中包括Nb：0.043～0.150%、Cu≤0.80%、Ni≤1.20%、Cr≤1.20%、Mo≤1.0%，而且添加了B：0.005～0.0030%，合金添加量高，制造成本高，同时提高了碳当量，不利于焊接工艺性能；制造方法中再结晶区控制轧制的温度范围：900～1200℃；未再结晶区控轧轧制的温度控制范围：720～940℃；终止轧制温度：720～880℃，轧制温度较低，容易产生混晶，而且较低的轧制温度对超高强度管线钢板型控制非常不利，并增加了热矫直的道次数，极大地降低生产效率和产品合格率。

专利号为ZL200910063905.2、发明名称为“低裂纹敏感性高韧性X120管线钢及其制造方法”的专利中记载的管线钢的化学成分中Nb、V、Ni、Cu、Cr以及Mo的总含量达到0.9-1.31%，合金含量比较高，制造成本高；制造方法中钢板冷却前停留10-60秒，降低了生产效率，而且会加大钢板头尾温差，降低钢板同板性能的均匀性，给用户最终使用带来不便。

另外，目前国内没有采用双机架可逆式宽厚板轧机轧制和采用在线DQ处理工艺生产具有高强韧性和良好可焊性的X120高钢级管线钢的相关专利和文献报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种X120高钢级管线钢热轧钢板及其制备方法，该管线钢热轧钢板具有高强韧性和良好的可焊性，且屈强比低，合金用量少，成本低。其制备方法中采用在线DQ工艺进行冷却，设计合理，其能大幅提高低碳钢和低合金钢的强度。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种X120高钢级管线钢热轧钢板，按重量百分比由如下化学成分组成：

C：0.03～0.07%，Si：0.10～0.50%，Mn：1.80～2.10%，P：≤0.010%，S：≤0.005%，Nb：0.040～0.070%，V：0.040～0.070%，Ti：0.010～0.040%，Ni：0.15～0.40%，Mo：0.15～0.40%，Cu：≤0.30%，Cr：≤0.40%，Alt：0.01～0.05%，Ca：0.001～0.06%，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选地，上述X120高钢级管线钢热轧钢板，按重量百分比由如下化学成分组成：

C：0.04%、Si：0.20%、Mn：2.00%、P：0.008%、S：0.001%、Nb：0.063%、V：0.056%、Ti：0.028%、Ni：0.27%、Mo：0.27%、Alt：0.029%、Ca：0.004%，其余为Fe及不可避免的杂质。

当上述管线钢热轧钢板对抗腐蚀性要求较高时，可选择性地添加Cu、Cr。

上述管线钢热轧钢板中主要成分的作用机理如下：

碳：碳作为钢中最廉价的合金元素是提高材料强度最有效的元素之一，但对材料的韧塑性和焊接性能都有明显的影响。随着控轧控冷工艺和微合金化技术的日趋成熟，同时为改善焊接热影响区的性能，钢中的碳含量逐渐降低，高钢级管线钢中碳含量应在0.10%以下为宜。低碳还可以提高抗氢致裂纹（HIC）能力和热塑性，便于管线钢弯曲成型。

锰：锰在钢中起到固溶强化的作用，而且可以提高贝氏体的淬透性能，弥补碳含量降低所造成的强度下降。但锰含量过高对管线钢的焊接性能造成不利影响；同时锰含量的过多也会产生控轧钢板的中心偏析，从而引起管线钢的力学性能的各向异性。

镍：镍能够改善铜在钢中引起的热脆性。