[发明专利]570MPa级特厚高韧低温服役管件钢板及生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种570MPa级特厚高韧低温服役管件钢板及生产方法。

背景技术

中俄东线天然气管道工程国内起点位于黑龙江省黑河市，站场用管服役环境较低，中石油已立项研制中俄东线站场用低温（-45℃）钢管、管件及焊接技术。目前鞍钢、钢研总院与渤海石油装备制造有限公司合作进行该项目管件的试制，-45℃低温X80管件为国内适用温度最低，是下步管件钢发展趋势，因此研制该级别低温管件钢意义重大。

管件钢通常用来制作天然气管道三通、弯头等，用于管道分支和站场的管接头部位，长期处于高压、强腐蚀和复杂的流动应力工作环境，且制作需经过复杂的冷卷、焊接和多次热冲压成型，最终还需整体调质处理，因而对管件三通用钢的强度、韧度、抗水压、焊接、耐腐蚀等性能指标有着严格的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种570MPa级特厚高韧低温服役管件钢板；本发明还提供一种570MPa级特厚高韧低温服役管件钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种屈服570MPa级特厚高韧低温服役管件钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06-0.08%，Si：0.20-0.40%，Mn：1.60-1.70%，P≤0.010%，S≤0.002%，Nb：0.050-0.060%，V：0.048-0.058%，Ni：0.48-0.58%，Cr：0.13-0.23%，Mo：0.26-0.32%，Cu：0.15-0.20%，Alt：0.020-0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢板最大厚度可达到57mm；钢板组织为贝氏体和铁素体的复合组织。

本发明钢板的力学性能：屈服强度600～650MPa，抗拉强度670～760MPa，屈强比0.87～0.91，-45℃冲击功平均≥200J。

本发明还提供了一种屈服570MPa级特厚高韧低温服役管件钢板的生产方法，所述方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、试样淬火、试样回火工序；所述轧制工序采用再结晶区＋未再结晶区两阶段控轧控冷工艺。

本发明所述轧制工序，第一阶段轧制温度为1000～1100℃，单道次压下量为10～20%，累计压下率为30～50％。

本发明所述轧制工序，第二阶段轧制温度为850～880℃，累计压下率为30～50%；轧后进行ACC水冷，入水温度为760-780℃，返红温度600～650℃。

本发明所述试样淬火工序，淬火加热温度870-880℃，保温时间系数2.0min/mm。

本发明所述试样回火工序，回火加热温度590-600℃，保温时间系数4.0min/mm。

本发明所述加热工序，钢坯的最高加热温度1240-1250℃，均热温度1200-1220℃，总加热时间≥330min，均热段在炉时间≥60min。

本发明所述冶炼工序，钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，精炼时喂入Al线；钢水温度达到1530-1550℃后，转入VD炉真空脱气处理，真空脱气处理前加入CaSi块≥1kg/吨钢，改变夹杂物形态，真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min；所述连铸工序，采用300mm厚度连铸坯成材。

本发明设计思路如下：碳、锰固溶强化；加入适量的Nb、V、Ni、Cr、Mo、Cu细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；通过后续精准的控轧控冷和试样调质工艺，使钢板具有良好的力学性能。其中，各组分及含量在本发明中的作用是：

C：碳对钢的屈服、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。

Si：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。

P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使焊接性能变坏，降低塑性；硫降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。