[发明专利]一种抗硫管线钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种抗硫管线钢及其生产方法，其包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸工序；所述转炉冶炼工序：采用双渣操作，白灰用量35～40kg/t；转炉吹炼终点C 0.05%～0.07%、S≤0.010%、P≤0.010%；出钢温度≥1610℃；转炉出钢加入钢芯铝5～6kg/t钢，加入白灰8～10kg/t、预熔渣5～7kg/t；所述LF精炼工序：白灰加入量10～15kg/t，扩散脱氧剂碳化硅用量1.0～3.5kg/t、铝粒用量0.5～1.5kg/t，精炼过程白渣保持时间≥25min；所述VD真空处理工序：VD后按0.05～0.06kg/t喂入纯钙线。本方法所得产品具有良好的力学性能，抗氢致裂纹(HIC)和抗硫应力腐蚀裂纹(SSC)性能满足实验室720h检测要求。

技术领域

本发明涉及一种管线钢及其生产方法，尤其是一种抗硫管线钢及其生产方法。

背景技术

抗硫管线钢主要用于加工石油、天然气的输送管道，由于其服役环境极为苛刻，对钢材侵蚀比较严重，因此对钢材的性能有很高的要求，尤其是抗氢致裂纹（HIC）和抗硫应力腐蚀裂纹（SSC）的能力要求极高。

氢致裂纹（HIC）：在硫化氢腐蚀过程中，析出的氢原子向钢中扩散，在夹杂物和偏析附近聚集形成氢分子；由于氢分子难以从钢的组织内部逸出，积聚形成氢鼓泡；不同层面上相邻的氢鼓泡相互连接形成阶梯状的内裂纹，称为氢致裂纹。其特点是裂纹大多与钢材的轧制方向平行，钢材夹杂物越多，发生氢致裂纹的可能性越大。

硫应力腐蚀裂纹（SSC）：在硫化氢环境中，应力和腐蚀共同作用下形成的裂纹；在硫化物的侵蚀下，氢原子渗入钢的内部固溶晶格中而造成的。其特点是受外部应力或残余应力的影响，裂纹一般沿壁厚方向排列，与管壁垂直的裂纹。

为了保证抗硫管线钢抗氢致裂纹（HIC）、抗硫应力腐蚀裂纹（SSC）的能力以及相关性能要求，需要在产品策划及生产过程中严格控制各化学成份，以及气体H、O含量和夹杂物含量。采用“转炉-LF-VD-连铸”流程生产抗硫管线钢，其难点在于保证产品极低的C含量、P含量、S含量、O含量、H含量，保证其他合金成份配比满足产品的性能要求，并保证连铸的连浇炉数，同时保证产品抗氢致裂纹和抗硫应力腐蚀裂纹的能力满足实验室720h检测要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种性能好的抗硫管线钢；本发明还提供了一种抗硫管线钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明成分的质量百分含量为：C 0.15%～0.17%，Si 0.33%～0.38%，Mn 1.35%～1.45%，P≤0.015%，S≤0.002%，Nb 0.035%～0.045%，Al 0.020%～0.035%，Cu 0.16%～0.18%，Cr 0.75%～0.80%，Ni 0.21%～0.23%，Mo 0.41%～0.43%，V0.05%～0.07%，H≤1.5ppm，O≤15ppm，Ca 0.0012%～0.0014%，Ti 0.0011%～0.0016%，余量为Fe和不可避免的杂质。

各化学成份配比对抗硫管线钢性能影响的具体情况如下：

C的作用及影响：按照API标准规定，管线钢中C含量通常为0.18%～0.28%，但实际生产管线钢的C含量却逐渐降低。对于低温条件下使用的管线钢，当C含量超过0.14%时，增加C含量将导致管线钢抗HIC能力下降，使裂纹率增加，同时加剧Mn和P的偏析。

S的作用及影响：硫化物的带状组织会成为氢析出的聚集点，还会导致钢材性能的不均匀，降低钢的韧性和强度。硫是管线钢中影响抗HIC和抗SSC的主要元素。当钢中S含量≤0.002%时，HIC明显降低，甚至可以忽略；个别钢种的裂纹长度比接近于零。然而由于S易与Mn生成MnS夹杂，当MnS夹杂变成粒状夹杂物时，随着钢强度的增加，单纯降低S含量不能防止HIC。硫还导致管线钢各向异性，在横向和厚度方向上恶化韧性。此外，降低硫含量还可以显著提高冲击韧性。