[发明专利]组织及性能稳定的低成本大壁厚抗酸管线钢及其生产方法

说明书

本发明组织及性能稳定的低成本大壁厚抗酸管线钢，其化学成分重量百分比为：C 0.03%～0.08%，Si 0.15%～0.20%，Mn 1.05%～1.15%，P＜0.01%，S＜0.002%，Nb 0.025%～0.035%，Ti 0.015%～0.025%，Al＜0.05%，Ca＜0.006%，其他为Fe和不可避免的微量杂质。其生产方法包括炼钢、连铸、轧制、卷取和冷却工序；轧制工序，粗轧的最后道次轧制出口温度为1015℃～1050℃。本发明通过最佳C含量，减少C的偏析以及珠光体的生成；通过控轧控冷减少组织的混晶，实现沿厚度方向组织的均匀，最终实现低成本大壁厚抗酸管线钢组织及性能的稳定。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种组织及性能稳定的低成本大壁厚抗酸管线钢的生产方法。

背景技术

随着石油和天然气工业的发展，天然气资源中的H₂S等腐蚀介质含量增加。H₂S等腐蚀介质产生的Ｈ原子容易在珠光体、夹杂物等缺陷位置不断渗透、积聚形成氢气。当氢气压力增大到一定程度后，导致管线钢的氢致开裂。

材料中的碳含量太高，对材料的抗酸性、低温韧性、成型性、焊接性、延塑性不利，影响制管后综合性能。材料中碳含量太低，导致转炉终点氧较高，不利于夹杂物的去处,影响制管后的抗酸性能，且合金成本增加。因此，合适的C含量对管线钢组织及性能稳定性具有重要意义。同时碳在冶炼过程中容易产生中心偏聚，致使钢板心部产生珠光体条带或M/A岛等氢原子聚集缺陷，尤其是厚规格，导致抗HIC和SSCC性能大幅下降。

中国专利CN104099522A公开了“无铜镍抗酸管线钢X52MS 及其热轧板卷的制造方法”，其碳含量优选为0.035％，碳含量过低，转炉脱碳困难，增大冶炼难度，且不利于钢的强化。CN102851590A公开了“一种抗酸性低锰X70管线钢及其生产方法”，其碳含量为0.05％～0.07％,但是却加入了昂贵的Cu、Ni、Mo合金，生产成本较高。

在管线钢生产过程中，轧制和冷却工序的控制情况是产品显微组织以及力学性能的重要决定性因素，其生产难点也集中在轧制和冷却工序，尤其是厚规格管线钢。当产品厚度规格较大时，对轧制和冷却工艺的控制也相应提高，如轧制和冷却工艺控制不当，产品将会出现组织和力学性能不均匀的情况。中国专利申请CN107326261A公开了“低屈强比薄规格高强抗酸管线钢热轧卷板及其制造方法”，其碳含量为0.04-0.065，规格较薄，且加入了一定量的Cr；冷却工序中冷速较慢，卷取温度较高，不利于合金和组织的强化。

随着我国能源管道输送事业高速发展，对管线钢低温韧性和附加性能提出更高的要求，特别是大壁厚钢板要具有良好的低温韧性和抗酸性腐蚀性能。现阶段国际上通常添加Ni、Cu等高成本合金元素来提高管线钢的抗酸性能，使得抗酸管线钢成本消耗极大，不符合竞争激烈的市场环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本大壁厚抗酸管线钢及其生产方法；通过选定最佳C含量0.05%～0.067%，减少C的偏析以及珠光体的生成，并减少合金加入量；通过控轧控冷减少组织的混晶，实现沿厚度方向组织的均匀，最终实现低成本大壁厚抗酸管线钢组织及性能的稳定。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

组织及性能稳定的低成本大壁厚抗酸管线钢，其主要成分的重量百分含量为：C 0.03%～0.08%，Si 0.15%～0.20%，Mn 1.05%～1.15%， P＜0.01%，S＜0.002%，Nb 0.025%～0.035%，Ti 0.015%～0.025%，Al＜0.05%，Ca＜0.006%，其他为Fe和不可避免的微量杂质。

上述的组织及性能稳定的低成本大壁厚抗酸管线钢，C含量优选范围为：0.05%～0.067%。