[发明专利]一种具有优异低温CTOD性能的海底管线钢板卷及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种具有优异低温CTOD性能的海底管线钢板卷及其生产工艺，属于海底油气输送管道相关技术领域。其化学成分及质量百分比为：C：0.030％～0.070％，Si：0.10％～0.20％，Mn：1.10％～1.60％，Nb：0.020％～0.050％，V：0.020％～0.040％，Ti：0.010％～0.030％，Mo：0.10％～0.20％，Alt≤0.06％，S≤0.0080％，P≤0.018％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。在满足海底管线钢的性能要求的前提下，通过相应工艺步骤的设计，以及相关工艺参数的设计，使得海底管线钢板卷具备优异的CTOD性能。

技术领域

本发明属于海底油气输送管道相关技术领域，具体地，涉及一种具有优异低温CTOD性能的海底管线钢板卷及其生产工艺。

背景技术

由于海底管线长期服役于海洋复杂环境下，既要受到管外波流、海底冲刷淤积、滑移变迁等环境荷载和管内流体腐蚀、压力的作用，还要受到海上坠落物撞击、渔网拖拉等意外荷载的作用。有的管线出现悬空、平面位移、管体损伤等情况，这些管线的隐患对环境和生产造成极大的威胁，故要求海底管线用钢具有更高的低温止裂韧性。因此如何合理有效评价海洋管材低温断裂韧性，保证海底管线管安全可靠运行是海洋油气开采工程极为关注的问题。

CTOD即裂纹尖端张开位移，是指裂纹体受张开型载荷后原始裂纹尖端处两表面所张开的相对距离，CTOD值的大小反映了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力。CTOD性能是海底管线用钢低温断裂韧性的重要评价指标，特别是厚规格产品，用于评价裂纹止裂能力，这直接关系到海底管线的使用安全性和服役寿命。相比于传统的夏比冲击试验评定方法，CTOD性能可以全面反映材料抵抗开裂和破坏的能力，成为评定低温韧性最重要的指标之一。按国际通用规范BS 7448，CTOD试验取样可以按实际厚度制作试样(即全厚度试样)。这样，保存了原结构(板厚)尺寸效应，所测得的韧性会比较准确、可靠。这是CTOD试验优于夏比冲击试验的一个重要特点。

海洋管线系统建造规范DNV-OS-F101规定管线钢母材纵向、横向都应进行CTOD试验，一般情况下，ERW焊接海底管线CTOD性能要求是在0℃时CTOD值≥0.20mm，根据不同使用环境，用户有时提出更高的低温CTOD性能要求，要求在-20℃时CTOD值≥0.30mm，具有优异低温CTOD性能的海底管线用钢将大大提高海底管线的使用可靠性和服役时间。

专利公开号为：CN 104561486A的“具有优异超低温CTOD性能的厚规格热连轧钢带及生产方法”，提供了一种具有优异超低温CTOD性能的厚规格热连轧钢带及生产方法，其化学成分为C:0.040-0.080％，Si:0.05-0.20％，Mn:1.20-1.60％，P:≤0.015％；S≤0.0030％，Nb:≤0.060％，Cr:≤0.20％，Ti:0.010-0.025％，V:≤0.040％，Mo:≤0.15％。该专利涉及热轧钢带的厚度为16～20.2mm，成分设计加入了Cr合金元素，-15℃下CTOD均值大于等于1.2mm，而-40℃下CTOD均值仅大于等于0.9mm，CTOD值水平相对较低。

专利公开号为：CN101082108A的“一种用于海底管线的钢板及其轧制方案”，介绍了一种海底管线热轧卷板的生产方案，其化学成分为C:0.030～0.075％，Si:0.10～0.30％，Mn:1.40～1.60％，Cu:≤0.20％，Ni:0.10～0.25％，Mo:0.07～0.20％，Nb:0.03～0.05％，V:≤0.060％，Ti:0.001～0.02％，Al:0.01～0.06％，Cr:≤0.20％。该专利涉及热轧板卷的厚度为6～14mm，低温CTOD性能仅涉及-5℃，CTOD值仅表明大于0.25mm，CTOD值水平相对较低，且其产品中加入了较昂贵的Ni合金元素，成本较高。