[发明专利]一种制备耐低温管线钢的热处理方法

说明书

一种制备耐低温管线钢的热处理方法，属于管线钢制造技术领域。通过对控轧控冷得到的粒状贝氏体组织进行两次不同温度的加热淬火，使组织均匀化的同时，显著细化组织，得到具有纳米级板条尺寸的贝氏体铁素体基体，保证了极好的强韧性配合；再通过回火，消除应力的同时使铬的碳化物析出，进一步提高强度。所述制备耐低温管线钢的化学成分为：含铬量在0.5％～0.15％，其余为X80级管线钢的成分范围。优点在于，得到含有纳米尺度超细板条的贝氏体铁素体基体和均匀分布碳化物的混合组织，既确保了良好的低温韧性，又提高了强度，适用于高寒地区的管道铺设。

技术领域

本发明涉及管线钢制造技术，特别涉及一种制备耐低温管线钢的热处理方法。

背景技术

目前，供气量需求逐年增长，达到每年380亿立方米。相对于石油和煤炭来说，天然气是化石能源中最为清洁高效的能源。中俄东线天然气管道是中国口径最大(1422毫米)、压力最高(12兆帕)的长距离天然气输送管道。因此，需要不断提高输送压力、扩大管径，为了实现这一目标，需要使管线的强度大幅度提高，因为随着管线钢强度的提高，除了可以保证输送压力，还可以减少钢管壁厚和重量，从而大大节约钢材成本。然而，中俄东线地处高寒地区，途经常年冻土区气温低达-63℃，这对钢材的低温韧性提出了极高的要求。综上可知，对于生产中俄东线这类在高寒地区铺设的管道，需要同时提高管线钢强度和韧性。专利“一种提高管线钢低温冲击韧性的热处理工艺”(201110150172.3)报道了一种通过临界区淬火获得双相组织从而提高低温韧性的热处理方法，但是其主要针对于X120管线钢，该等级管线钢合金含量高，成本较高，目前尚未大量使用。同时，该专利只给出了-30℃时的冲击性能，而对于更低温度的冲击性能则未予报到。专利“一种调质型高低温韧性管线钢及制造方法”(201610418422.X)同样只给出了-35℃的冲击性能，并且没有给出强度性能参数。对于同时提高管线钢强度和韧性的热处理方法目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备耐低温管线钢的热处理方法。通过对控轧控冷得到的粒状贝氏体组织进行两次不同温度的加热淬火，使组织均匀化的同时，显著细化组织，得到具有纳米级板条尺寸的贝氏体铁素体基体，保证了极好的强韧性配合；再通过回火，消除应力的同时使铬的碳化物析出，进一步提高强度。

本发明所选用的管线钢的化学成分为：铬含量控制在0.5％～1.5％，其余为X80级管线钢的成分范围。

本发明提供的一种制备耐低温管线钢的热处理方法的制造工艺如下：

采用转炉或电炉冶炼，连铸铸造，然后通过常规控轧控冷得到以粒状贝氏体组织为主的轧态组织。

将控轧控冷后的铸坯装入加热炉中随炉加热至1180～1200℃，时间为1～2小时后淬火到室温。

再将淬火后的铸坯装入加热炉中随炉加热到910～960℃，保温30～60分钟后淬火到室温。

最后将淬火后的铸坯装入加热炉中随炉加热到630～680℃，保温1～2小时后出炉空冷到室温。

本发明涉及的一种制备耐低温管线钢的热处理方法的工艺控制原理如下：

通过对铸坯进行控轧控冷而得到粒状贝氏体组织，该种组织通常尺寸较细小和均匀，为后面的热处理工艺细化组织提供基础。通过第一阶段较高温度的加热淬火，使轧态组织均匀化，同时得到马氏体组织，该组织中不同位向的板条束可以起到分割晶粒细化组织的作用。然后通过第二阶段较低温的加热淬火进一步细化组织，得到含有纳米尺度超细板条的贝氏体铁素体基体，这种组织形态具有极高的低温韧性。最后，通过高温回火使铬的碳化物在板条间和板条上均匀析出，进一步提高钢的强度。铬元素的加入一方面可以提高淬透性，有利于淬火后得到板条类组织；另一方面，可以在回火的过程中以碳化物的形式析出，从而提高强度。