[发明专利]一种超低碳高强韧性抗HIC管线钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，具体地，本发明涉及本发明涉及一种超低碳高强韧性抗HIC管线钢板及其制备方法。

背景技术

目前，管道输送依然是长距离输送石油、天然气最经济、合理的运输方式。鉴于管线铺设长度大、横跨地理区域差异大，导致管线所在的地理环境复杂，相当部分的管线多处于潮湿的环境。另外，输送的石油与天然气中，含有大量的酸性物质，比如H₂S等酸性气体，因此，在输送含硫化氢(H₂S)酸性介质天然气时，为防止酸性气体对管道的腐蚀破坏，要求管线钢具有抗氢致开裂(Hydrogen Induced Crack，HIC)性能。管道的抗HIC性能好坏是影响管道系统可靠性及安全使用寿命的关键因素。

申请号为200910033695.2，发明名称“抗硫化氢腐蚀管线用钢及其生产方法”的专利，提供了一种高强度抗硫化氢腐蚀管线用钢的生产方法，其化学成分重量百分比为：C：0.05％-0.10％，Si 0-0.35％，Mn：1.15％-1.35％，P：0-0.015％，S：0-0.006％，Nb：0.04％-0.06％，Ti：0.015％-0.03％，V：0.035％-0.065％，Cu：0.2％-0.3％，Ni：0.2％-0.3％，Al：0.015％-0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。该发明碳含量较高，设计碳含量为0.05％-0.10％，实施中的碳含量为0.06％、0.08％、0.09％。大量现有研究表明，较高的碳含量特别不利于管线钢抗HIC性能。另外钢中的硫元素含量较高，设计硫含量为0％-0.006％，实施例中的硫含量分别为0.003％、0.0025％、0.003％。较高的硫含量会导致钢中硫化物含量和级别的不可控，导致氢致裂纹(HIC)优先在硫化物处产生，恶化抗HIC性能。另外，美国石油学会发布的《管线钢管规范API 5L-2012》、国家质检总局发布的《石油天然气工业管线输送系统用钢管GB/T9711-2011》等标准中明确规定钢中的硫含量要求低于0.002％。上述专利实施例涉及的强度虽然较高，但韧性偏低。

发明内容

本发明目的是提供了一种超低碳高强韧性抗HIC管线钢板，所述钢板的化学成分及重量百分比含量包括：C：0.03％-0.05％、Si：0.15％-0.30％、Mn：≤1.20％、S：≤0.002％、P：≤0.01％、Nb：0.02％-0.08％、Ti：≤0.05％，其余为Fe和不可避免微量杂质。

根据本发明的超低碳高强韧性抗HIC管线钢板，还包括：单独添加Ni：≤0.50％，或者Ni：≤0.50％和Cr：≤0.50％两者的混合添加。

优选地，所述钢板单独添加Ni元素，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.03％～0.05％、Si：0.15％～0.30％、Mn≤1.20％、S：≤0.002％、P：≤0.010％、Nb：0.02％～0.10％、Ti≤0.05％、Ni≤0.50％，其余为Fe和微量杂质。

优选地，所述钢板复合添加Cr、Ni元素，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.03％～0.05％、Si：0.15％～0.30％、Mn≤1.20％、S：≤0.002％、P：≤0.010％、Nb：0.02％～0.10％、Ti≤0.05％、Cr≤0.50％、Ni≤0.50％。其余为Fe和微量杂质。

另外，本发明提供了一种上述超低碳高强韧性抗HIC管线钢板的制备方法，包括以下步骤：

1)钢坯制造：将原料依照常规方法制成钢坯，例如，将钢坯原料通过转炉、LF钢包精炼炉、RH真空脱气及板坯连工艺过程，制得钢坯；

2)钢坯加热工艺：将钢坯装炉加热，加热温度控制在1180-1250℃；所述钢坯装炉温度不高于150℃，加热时间8-10min/cm，均热时间不少于40min；

3)轧制工艺：对步骤2)制得的加热钢坯采用两阶段轧制工艺成型，制得钢板。粗轧机进行≥1100℃的再结晶轧制；精轧开轧温度为830-980℃，精轧开轧制厚度为成品厚度3.0-6.0倍。粗轧过程中，钢坯在粗轧机前顺时针旋转90°，优先进行横轧至目标宽度，然后逆时针旋转90°进行纵轧至精轧开轧厚度。纵轧过程中后三道的道次压下率控制在15％-20％以上；

4)冷却工艺：对步骤3)轧制后的钢板冷却，钢板开冷温度控制在750-810℃，终冷温度控制在580-650℃，冷却速度控制在5-30℃/s。为保证钢板厚度方向的相变协调性，上下水流量比控制在0.4-1.0之间。