[发明专利]一种超厚规格高韧性X80管线用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及X80管线用钢板制造领域，具体涉及一种具有优异低温落锤性能的厚度不小于30mm的X80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，这也极大地促进了长距离输送管线的发展，为提高输送效率，降低投资，长距离石油天然气输送管线用钢的发展趋势是向高强度或超高钢级发展。目前世界各国使用的管线钢最高钢级为X80钢级。为提高输送压力，X80钢级已向厚规格方向发展，目前部分管道已开始采用厚度超过30mm壁厚X80管线钢，并在今后会大量采用。

国内目前对X80级管线用钢的研究就多。

如专利号CN101845596B中提到该采用钢板生产方式适用于生产20-35 mm以上X80管线钢，该专利有如下特点：1）成分设计上S≤0.05%，S是有害元素，实际上厚度低于20mmX80管线钢S含量均控制在0.005%及以下，过高的S会严重损害管线钢韧性尤其是特厚钢板落锤性能要求； Ni≤0.20%，通常Ni含量提高对改善管线钢的韧性尤其是厚度超过30mm的X80管线钢有利；2）该专利在轧制工艺中关键性工艺窗口很宽，这对23mm以下钢级性能影响较小，但对与30mm厚度规格以上管线钢，则性能难以保证，尤其是落锤性能，实践证明，采用该工艺和成分很难满足厚度规格在30mm以上落锤性能要求。

如专利号为CN103225047A中提到该申请专利采用钢板生产方式适用于生产厚度不低于26.5mm规格X80管线钢，该专利申请有如下特点：1）钢板成分中Mo不低于0.15%，在超厚规格情况下，增加Mo会带来粒贝等组织的敏感性，这对落锤性能不利，同时也相应增加合金成本；Nb含量为0.025-0.055%，过低的Nb含量在厚板坯轧制控制奥氏体晶粒长大及细化铁素体晶粒方面所产生的效果较小；2）在随后轧制工艺中同专利号为CN101845596B中提到的类似，工艺窗口很宽，很难保证落锤性能，这在本人实践中也得到体现。

实际上，厚度规格在30mm以上X80管线钢的落锤性能是世界公认的难题，国内外的研究表明，落锤性能除于钢中的组织及环境温度等因素以外，还与钢板的厚度有密切的关系，且随厚度增加，对厚度越敏感！这称之为厚度效应！为解决超厚规格下的厚度效应，需要从组织上进行设计，即控制组织类型和细化晶粒上进行控制。

本发明基于上述设计思想，结合目前的装备水平，为获得特定的组织提出特定的成分设计，并根据本成分特点，制定特定的TMCP工艺。

发明内容

厚规格X80管线钢特别是厚度超过30mm的X80管线钢需要满足苛刻的低温韧性要求，特别是温度不高于-15℃ DWTT落锤剪切面积要求，是世界上公认的技术难题。为解决该技术难题，本发明提供了一种生产厚度超过30mm的X80管线用钢板及其制造方法，为获得超厚规格及满足低温DWTT落锤性能，除改善成分设计外，在生产工艺上采用特殊生产工艺，从而获得优异的低温落锤性能，同时，工艺调整简单，成材率也能够得到提高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种超厚规格高韧性X80管线用钢板，其特征在于：该钢板的化学成分按质量百分比计为C：0.02～0.06%，Mn：1.6～1.9%，Si：0.1～0.35%，S：≤0.0006%，P：≤0.010%，Nb：0.055～0.08%，Ti：0.008～0.03%，V：≤0.008%，Al：≤ 0.06%，N：≤ 0.010%，O：≤ 0.006%， Mo：≤ 0.15%， Cu：≤ 0.20%，Ni：0.2～0.4%，Cr≤ 0.35%，Ca：≤ 0.01%，余量为Fe 及不可避免的杂质元素；所述钢板的厚度为30mm及以上。

进一步地，所述钢板的厚度为30～35mm；晶粒度达到11级及以上；屈服强度不小于560Mpa；抗拉强度不小于660Mpa；延伸率不小于25%；-25℃冲击功不低于400J；-40℃冲击功不低于350J；-60℃冲击功不低于300J；-15℃落锤剪切面积不低于85%；-20℃落锤剪切面积不低于75%。

本发明中超厚规格低温高韧性X80管线钢钢板的成分设计思想是基于采用适量的C、Mn，通过加入微量的Nb、V、Ti等微合金化元素，再加入少量的Mo、Cu、Ni等元素，再通过改良的TMCP工艺，以最终保证超厚规格X80管线用钢板的低温高韧性，尤其是具有优异的DWTT落锤性能，钢板的化学成分是这样确定的: