[发明专利]一种低屈强比抗HIC及抗SSCCX70管线钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及X70管线用钢板制造领域，具体涉及抗HIC及抗SSCC的X70管线用钢板及其制造方法。

背景技术

目前世界需求的能源中化石能源还占能源结构中的主体地位，近年来世界经济的急速增长极大带动了化石能源需求的急速增长。陆地及碱性石油天然气等资源已开采上百年，面临日益枯竭。因此人类已逐渐将目光投向酸性石油天然气地域，酸性油气田的特性是在石油或天然气中含有一定H₂S等酸性气体，给输送管道造成腐蚀，其腐蚀方式主要有HIC（氢致裂纹）及SSCC（应力腐蚀）两种方式，目前抗HIC及抗SSCC管线钢应用的最高钢级在X65钢级。X70钢级目前只有单一抗HIC钢板或钢管报到，但是具备抗HIC及抗SSCC的X70管线钢板还现有公开。

申请专利号为CN102851590A“一种抗酸性低锰X70管线钢及其生产方法”，其主要特点是：1）该专利只提到抗HIC性能，未提到抗SSCC性能，实际上随着钢级的提高，抗SSCC性能将变得更加重要；2）该专利也采用低碳低锰设计，即主要强调Mn偏析会导致抗HIC性能恶化，但实际上MnS条状夹杂往往是抗HIC性能恶化的另一主要原因，因此还需要对MnS夹杂进行球化处理，但该专利未提出。

申请专利号为CN104388837A“一种抗酸性腐蚀X70管线钢板及其制造方法”，其主要特点如下：1）该专利成分设计提到Si含量控制在0～0.04%，这表明该发明中添加Si含量很低甚至不加，由于双抗X70管线钢C含量均很低，若不采用Si脱氧，将只能采用Al脱氧，这将带来两个问题：一是冶炼成本将大大提高；二是将会带来因采用Al脱氧造成的Al₂O₃夹杂物风险，反而恶化抗HIC及抗SSCC性能，实际上一定含量Si可抑制碳化物析出，对抗HIC有利；2）该发明专利中Mn含量成分设计为1.30～1.7%，实际生产表明，当生产规格在20mm规格以下时，由于只需采用200mm厚规格板坯，铸坯的Mn偏析较轻，这样后续钢板抗HIC性能比较理想，当生产26.4mm厚及以上规格X70钢板时，由于至少采用300mm厚规格连铸坯，这样Mn偏析很严重，从而有恶化后续钢板抗HIC性能趋势，实践中已经得到证实。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低屈强比抗HIC及抗SSCC X70管线钢板及制造方法，采用低碳低锰设计，同时加入微量的Nb、V、Ti等微合金化元素，同时加入少量的Mo、Cu、Ni等元素，根据H在组织中的行为规律，通过改良精炼+连铸+TMCP工艺，使钢材具有优异的抗HIC、抗SSCC性能的组织以及优异的低温韧性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种低屈强比抗HIC及抗SSCCX70管线钢板，该钢板的化学成分按质量百分比计为C：0.03～0.05%，Mn：1.15～1.35%，Si：0.1～0.3%，S：≤0.0005%，P：≤0.010%，Nb：0.05～0.07%，Ti：0.008～0.03%，V：≤0.10%，Al：≤ 0.06%，N：≤ 0.010%，O：≤ 0.006%， Mo：0.15～0.25%， Cu：0.18～0.30%，Ni：0.2～0.45%，Cr≤ 0.30%， Ca：0.0005～0.0015%，且Ca/S的含量比值为1.0～2.0，余量为Fe 及不可避免的杂质元素。

进一步地，本发明的低屈强比抗HIC及抗SSCC X70钢板最厚度规格在35mm。同时具有优异的低屈强比和低温韧性性能，如屈强比不高于0.80，-46℃低温冲击为400J左右；-60℃低温冲击在360J左右；-20℃落锤剪切面积在90%以上，-30℃落锤剪切面积在80%以上，并获得优异的抗HIC及抗SSCC性能。。

本发明钢板的化学成分是这样确定的:

C：是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化可明显提高钢的强度，但对钢的韧性及延性以及焊接性能带来不利影响，因此管线钢的发展趋势是不断降低C含量，HIC对钢中C含量很敏感，考虑到本发明为超厚规格，故将钢中C含量控制在0.03～0.05%。

Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是管线钢中弥补因C含量降低而引起强度损失的最主要的元素，Mn同时还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性，但过高的Mn含量会导致Mn偏析，尤其是生产特厚钢板情况下，需要特厚板坯，由于连铸规律，厚规格板坯容易在铸坯心部形成偏析，因此将Mn含量控制在1.15～1.35%。