[发明专利]用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微合金化钢制造领域，具体地指一种用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法。

背景技术

随着陆地油气资源的逐步枯竭，新的资源开采向海洋、极地等地质条件恶劣的地区延伸。目前，已探明世界海洋石油资源占世界石油资源总量的34％，而海洋天然气的年产量也达到全球天然气年总产量的32％，全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中一半以上对深海、超深海海域进行了石油勘探，因此，海底管线用钢，尤其是深海和超深海用海底管线钢的开发和应用的重要性日益凸显。

超深海海域运行的油气输送管道，需要承受极高的外部海水压力和内部输送压力，同时还需要承受海底低温洋流、涡激等给海底管道造成的频繁冲击，因此需要所采用的管线钢原材料具有很高的抗压溃能力、大壁厚、高强度、优异的低温韧性、抗大变形能力和疲劳性能。随着钢板厚度的增加，保证其具有良好的低温断裂韧性和组织性能的均匀性成为严峻的挑战，而如何实现厚壁海底管线钢的稳定生产同样是一个十分棘手的技术难题。

在本发明专利之前，专利申请号为201110350933.X的中国发明专利“一种基于炉卷轧机生产的深海管线钢及其制造方法”阐述了一种采用低C、高Mn，适量添加Nb、Cr、Cu、Ni、Mo等合金元素的成分设计，结合TMCP工艺制造X65级海底管线钢的方法，该方法采用炉卷轧机生产，板坯厚度、中间坯厚度受限，无法满足超深海用海底管线钢特厚(≥35mm)、高强度、高低温韧性和组织性能均匀性的要求。

专利申请号为201110232809.3的中国发明专利“深海用≥25mm厚的管线钢板及其生产方法”阐述了一种采用低C、高Mn，适量添加Mo、Nb、Ni、Cr、Mo等合金元素的成分设计，结合控制轧制+驰豫+控冷冷却的TMCP工艺生产厚规格海底管线钢的方法，该方法低Mo、低Ni、无Cu的成分设计，难以实现超深海用特厚规格高强度管线钢的高强度和高低温韧性。

专利申请号为200810151232.1的中国发明专利“高强高韧X70厚壁无缝管线钢及制造方法”和专利申请号为200710113424.9的中国发明专利“一种微合金化油气输送无缝管线用钢及其制造方法”阐述了采用无缝钢管输送陆地或海底油气的方法，但大规格无缝钢管的尺寸偏差大、资源少且价格高，不适用于超深海管线用钢的选材。

专利申请号为200710052601.7的中国发明专利“一种用于制作海底管线的钢板及其制造方法”和文章“海底管线用钢的开发应用”(焊管.2006，29(5)：36-39)阐述了采用热连轧开平板制作海底管线钢板的方法，其所采用的热连轧开平板的生产方式只能生产厚度≤20mm厚的浅海区海底管线用钢板，不能用于生产特厚规格(≥35mm)的超深海用海底管线钢，且热连轧后需要进行开平、分切，生产工序较长，效率低。

文章“日本高强度管线钢生产概述”(焊管.32(3)：64-69)、“Recent steel technology of high-grade line pipe for critical application”(2010中国国际管道论坛论文集：52-63)、“高等级管线钢的发展现状”(钢铁.41(10)：1-10)介绍了日本住友金属公司在大壁厚海底管线用钢方面的研发和应用情况，但均未公布其具体成分和生产工艺，且力学性能中均没有列出超深海管线用钢所必需的低温落锤撕裂性能，无法确定其是否能够满足超深海管道工程严格的技术条件要求。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种具有特厚规格、高强度、优异低温韧性、适用超深海地区海底管道铺设的用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法。

为实现上述目的，本发明所设计的用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.020～0.050％、Si：≤0.10％、Mn：1.00～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.0010％、Cu：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.25％、Ni：0.31～0.50％、Mo：≤0.15％、Nb：0.030～0.065％、V：0.015～0.040％、Ti：0.010～0.025％、Al：0.010～0.050％、N：≤0.008％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。