[发明专利]一种调质态抗HIC、SSC宽厚板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢生产技术领域，特别涉及一种调质态抗HIC、SSC宽厚板及其制备方法。

背景技术

众所周知，管道输送是石油、天然气最经济、合理的运输方式。近年来，随着国内外一些严酷腐蚀环境油气田相继开发，对油气管线的使用条件要求更加苛刻。腐蚀是长期困扰油气生产的一个主要问题，而硫化物腐蚀是管线中最为严重的腐蚀问题。由于石油和天然气中含有的硫化物对管道造成腐蚀甚至更严重危害的事例频繁发生，硫化物腐蚀越来越成为国内外原油生产的主要障碍，不仅给油气田开发带来了重大的经济损失，同时也造成一定的环境污染。

管线钢钢板焊后的抗HIC(Hydrogen Induce Crack，即硫化物氢致开裂)、SSC(Sulfide Stress Cracking，即硫化物应力开裂)性能不仅取决于焊接工艺参数和方式，而且还取决于基体材料特性，此外，钢厂还需考虑钢板制管后的抗HIC、SSC性能不会恶化。调质处理(淬火+回火)可以改善材料的加工性能，消除材料的内应力和组织缺陷，大大提高材料的力学性能，延长材料的使用寿命，增加材料表面的抗磨损能力、抗腐蚀能力。

大量现有的专利文献钢板交货状态以TMCP或正火为主，而调质态抗HIC、SSC宽厚板基本无相关专利。如公开号为CN 102747292A的中国专利“正火态抗酸管线用钢X52NS热轧板卷及其制造方法”，其钢板为卷板，且钢级较低；又如公开号为CN 102719745A的中国专利“优良抗HIC、SSC的高强低温用钢及其制造方法”，钢板交货状态为TMCP；又如公开号为CN 101497971A的中国专利“一种高强度调质钢及其生产方法”，钢板虽为调质态，但无法满足抗HIC、SSC要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调质态抗HIC、SSC宽厚板及其制备方法，解决了调质处理管线钢组织改变恶化HIC、SSC以及低温韧性的问题，特别适用于用作输送高腐蚀油气的管道、管件等。

一种调质态抗HIC、SSC宽厚板，其化学成分为(重量百分比)，C：0.02％～0.05％；Si：0.10％～0.40％；Mn：1.00％～1.40％；P：≤0.015％；S：≤0.0015％；Nb：0.03％～0.07％；V：0.02％～0.06％；Ti：0.010％～0.030％；Ni：0.10％～0.30％；Cr：0.10％～0.30％；Cu：0.15％～0.30％；Alt：0.010％～0.050％；N：≤0.006％；H：≤0.00015％；Ca：≤0.004％；Ca/s：≥2.0；余量为Fe及不可避免的杂质。

在本发明的成分设计中：

C对钢板强度、韧性及焊接性影响很大，随C含量增高，钢的强度增加，易出现碳化物偏析，偏析容易使钢板心部形成富碳组织，富碳组织通常为贝氏体/粗大MA岛组织，铁素体与富碳相边界形成组织应力，应力集中往往成为主要的氢致裂纹源。在含H₂S的环境中，C含量应控制在0.02％～0.05％之间。

Mn是钢中重要的固溶强化元素，可降低相变温度，细化组织亚结构。适当加入锰，可以提高淬透性，起到固溶强化的作用，弥补低碳或超低碳带来的强度下降。Mn在钢水凝固过程中容易与C、P、S、Mo、Cr等元素发生偏析，本发明Mn含量控制在1.0％～1.4％之间。

P为易偏析元素，在凝固过程中，枝晶间隙富磷，易生成珠光体带，使钢的抗HIC、SSC敏感性增强。

S为有害杂质元素，是钢中影响抗HIC、SSC能力的主要元素，S易与Mn结合生成MnS夹杂物，成为裂纹萌生源。一般采用钙处理和纯净钢生产技术，严格控制钢中磷、硫等夹杂物。

Nb、Ti即是固溶强化元素，又是碳氮化物形成元素，在钢坯加热及轧制过程中，钉扎奥氏体晶界并阻止奥氏体晶粒过度长大，但其含量过高会影响韧性和焊接性，同时，碳氮化物析出增多对抗HIC性能也有害。

Cr可以有效增加钢的淬透性，改善力学性能，但含量过高对材料焊接性有不利影响。

Ni、Cu起固溶强化作用，Cu能改善钢的耐蚀性，促进钝化膜的形成，Ni能改善Cu在钢中引起的热脆性，同时还能改善钢的低温韧性。

N的存在会恶化母材和焊接热影响区的韧性，其含量不超过0.006％为宜。

一种调质态抗HIC、SSC宽厚板的制备方法，具体步骤及参数如下：