專利名稱：：一種管線用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種管線用鋼板，尤其涉及一種X70管線用鋼板，同時，還涉及一種該鋼板的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：石油天然氣是國民經(jīng)濟的重要組成部分，是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著世界石油工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，管道輸送油氣是一種經(jīng)濟安全和不間斷的大規(guī)模運輸方式，這樣以僅要求管線鋼具有高強度、可焊性，而且要求應(yīng)有良好的韌性、抗疲勞斷裂和耐腐蝕性能，同時對鋼管質(zhì)量也有極為嚴格的要求，對冶煉、軋制、制管和管道建設(shè)工藝技術(shù)和裝備能力都是巨大的考驗。我國已探明的油、氣儲量往往分布在崎嶇、偏遠的地區(qū)，這些地方往往是寒冷或地質(zhì)不穩(wěn)定的地方，這樣就給管線用材料帶來了巨大的挑戰(zhàn)，尤其在"西氣東輸"這項工程上。輸送高壓、高密度介質(zhì)的管線鋼對鋼的純凈度要求很高，合金元素的添加量受到限制，因此研究具有高強度高韌性，有良好的焊接性和耐蝕性的由合適的成份和合理的工藝制度生產(chǎn)的管線鋼勢在必行。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好焊接性和耐蝕性以及高強度、高韌性匹配的管線用鋼。同時，本發(fā)明的目的還在于提供一種該管線用鋼的生產(chǎn)方法，以使焊接性能良好，以滿足不同現(xiàn)場施工工藝條件的要求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用了一種管線用鋼，由以下重量百分含量的化學成分組成為C《0.06%，Si《0.23%，Mn1.50%—1.60%，P《0.014%，S《0.008%,Ni0.15—0.25%，MO0.18—0.25%，V0.025—0.035%，Nb0.040—0.050%，Ti0.15—0.25%，Al0.020—0.060°/。，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。更優(yōu)選的，具體由以下重量百分含量的化學成分組成為C0.03—0.06%，Si《0.23%，Mn1.50%—1.56%，P《0.014%，S《0.0080/。，Ni0.15—0.19%，MO0.18—0.22%,V0.025—0.027%，Nb0.040—0.047%，Ti0.15—0.21%，Al0.020—0.060%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。同時，本發(fā)明的技術(shù)方案還采用了一種管線用鋼的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)加熱工藝將含有以上化學成份的鋼坯實現(xiàn)溫送、溫清、溫裝，采用低速燒鋼，溫度在100(TC以下，升溫速度《12(TC/h，最高加熱溫度1240°C，保溫時間^3.5小時，均熱段在爐時間^60min;(2)軋制工藝采用II型控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，加熱溫度為950—1150°C;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，II階段開軋溫度應(yīng)控制在《95(TC，終軋溫度為78(TC—81(TC時，奧氏體向針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度為500—540。C;(3)水冷工藝經(jīng)軋制后的鋼板進行在線冷卻，返紅終冷溫度500—540。C。所述的步驟(2)中第一階段大多數(shù)道次壓下量為825%，累計壓下率所述的步驟(2)中第二階段中的晾鋼厚度為成品厚度的3—4倍。所述的步驟(2)中第二階段壓下率應(yīng)盡量大，累計壓下率>50%。所述的步驟(3)中的返紅溫度控制在52(TC，冷卻速度為10—20'C/s。本發(fā)明的鋼板的化學成分設(shè)計采用低碳，通過微合金化和控制軋制，綜合利用晶粒細化，微合金化元素的析出相與位錯亞結(jié)構(gòu)的強化效應(yīng)，強度級別提高很多Mn-Ni-Nb-V系鐵素體+珠光體鋼。本發(fā)明是通過低碳當量成分的設(shè)計及控軋控冷生產(chǎn)方法，生產(chǎn)出符合管線用高強鋼的要求，將其應(yīng)用于天然氣輸送管道，具有良好的悍接性能和抗層狀撕裂性能，滿足現(xiàn)場關(guān)鍵受力處的要求，做到生產(chǎn)制造工序簡單、可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。應(yīng)用的強化機理為組織強化、細晶強化、析出強化和固溶強化。其中C主要與其他元素形成碳化物，起組織強化和析出強化的作用，以增加鋼板強度；Mn主要起固溶強化和降低相變溫度，以提高鋼板強度的作用；為有效通過控軋工藝實現(xiàn)鋼板細晶強化，須加入Nb元素，以達到提高鋼板再結(jié)晶溫度，加熱固溶Nb阻止奧氏體晶粒長大，冷卻時高溫析出Nb的C、N化物；經(jīng)過II型控軋后，V的C、N化物析出，大大提高了鋼板的強度；Ni主要作用是增大奧氏體的過冷度，從而細化組織，取得強化效果。另外還能增加鋼的耐大氣腐蝕能力，提高低溫沖擊韌性和降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度；雜質(zhì)元素P、S等含量下線不做限制，在工藝設(shè)備能力下盡可能降低，以達到鋼質(zhì)純凈、力學性能均勻的目的；Al的主要作用是細化晶粒、固氮，減少氣體含量；Ti，在控軋低碳管線鋼中，添加0.021%的鈦可以細化晶粒，提高鋼的屈服強度和韌性，由于鈦在高溫下能與N結(jié)合，形成TiN質(zhì)點，因此鈦的加入有利于焊接時熱影響區(qū)的晶?？刂?，對改善焊接熱影響區(qū)的韌性非常有利。本發(fā)明的交貨狀態(tài)為控軋充分晶粒細化，在較寬的冷卻速度范圍內(nèi)得到了針狀鐵素體組織，其性能指標明顯好于其它的控軋鋼。由于采用II型控軋工藝，解決了軋機軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低現(xiàn)象，且增大了可生產(chǎn)鋼板的厚度規(guī)格，適合其它鋼廠低軋制壓力軋機生產(chǎn)控軋型高強鋼。經(jīng)實驗證明本發(fā)明的鋼板具有低碳當量、較高的低溫韌性值以及良好的焊接性能和耐蝕性能，也完全滿足管線用鋼的設(shè)計要求，本發(fā)明采用控軋控冷工藝生產(chǎn)，不進行淬火熱處理，簡化了生產(chǎn)工序，減少了鋼板中間工序的調(diào)運轉(zhuǎn)移，縮短生產(chǎn)周期；適合大批量生產(chǎn)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)具有鋼質(zhì)更純凈，P《0.014。/。，S《0.008%;(2)有較高的強度和韌性；(4)_20°。低溫韌性良好；(5)有良好的焊接性和耐蝕性。試驗結(jié)果表明采用本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的鋼板具有純凈度較高、成分均勻、內(nèi)部致密的特點，鋼的冶金水平較高，力學性能完全滿足西氣東輸管道的標準要求。成份按低碳當量鋼設(shè)計，具有良好的強韌性匹配。實物Ceq《0.40%、Pcm《0.18%，焊接評定試驗表明鋼板具有較低的焊接裂紋敏感性指數(shù)，適合于西氣東輸管道。試驗結(jié)果表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實施例方式本發(fā)明的管線用鋼的實際成分(按重量百分比)為CO.05%、Si0.22%、Mn1.52%、P0.012%、S0.004°/o、Ni0.20%、Al0.020%、Nb0.045%、V0.028%、Mo0.20%及Ti0.018%，Ceq為0.38%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其力學性能屈服強度565MPa，抗拉強度635MPa，屈強比=0.89，S5=36%,-20。C沖擊功AKV(縱向)383、394、367J，斷口剪切面積100、100、100%。其生產(chǎn)方法包括以下步驟(1)加熱工藝將含上述化學成份的鋼坯實現(xiàn)溫送、溫清、溫裝，為保證合金元素充分固溶、r晶粒細小，采用低速燒鋼，100(TC以下升溫速度《120°C/h，最高加熱溫度1240°C，保溫時間為3.5小時，均熱段在爐時間為80min;(2)軋制工藝采用II型控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，加熱溫度為IIO(TC，此階段大多數(shù)道次壓下量為825%，累計壓下率>70%，使奧氏體發(fā)生完全再結(jié)晶，以細化奧氏體晶粒；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，開軋溫度為為92(TC，n階段開軋溫度應(yīng)控制在95(TC，晾鋼厚度為成品厚度的3.5倍，終軋溫度為78(TC時，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時微合金碳、氮化物因形變誘導析出，因而增加了鐵素體的形核位置，細化了鐵素體晶粒，此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計壓下率》50%;(3)水冷工藝經(jīng)軋制后的鋼板在ACC快速冷卻裝置進行在線冷卻，返紅溫度控制在52(TC，冷卻速度15'C/S，可以獲得最佳性能數(shù)值。最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。8權(quán)利要求1、一種管線用鋼，其特征在于由以下重量百分含量的化學成分組成為C≤0.06％，Si≤0.23％，Mn1.50％—1.60％，P≤0.014％，S≤0.008％，Ni0.15—0.25％，MO0.18—0.25％，V0.025—0.035％，Nb0.040—0.050％，Ti0.15—0.25％，Al0.020—0.060％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線用鋼，其特征在于具體由以下重量百分含量的化學成分組成為CO.03—0.06%，Si《0.23%，Mn1.50%—1.56%，P《0.014%,S《0.008%，Ni0.15—0.19%,M00.18—0.22%,V0.025一0.027%，Nb0.040—0.047%，Ti0.15—0.21%,Al0.020—0.060%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。3、一種如權(quán)利要求1所述的管線用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟-(1)加熱將含有以上化學成份的鋼坯實現(xiàn)溫送、溫清、溫裝，采用低速燒鋼，溫度在100(TC以下，升溫速度《120'C/h，最高加熱溫度1240°C，保溫時間》3.5小時，均熱段在爐時間》60min;(2)軋制采用II型控軋工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，加熱溫度為950—1150。C;第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，II階段開軋溫度應(yīng)控制在《950。C，終軋溫度為780'C—81(TC時，奧氏體向針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度為500—540。C;(3)水冷經(jīng)軋制后的鋼板進行在線冷卻，返紅終冷溫度500—54(TC。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的管線用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(2)中第一階段大多數(shù)道次壓下量為825%，累計壓下率>70%。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的管線用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(2)中第二階段中的晾鋼厚度為成品厚度的3—4倍。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的管線用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(2)中第二階段壓下率應(yīng)盡量大，累計壓下率》50%。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的管線用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(3)中的返紅溫度控制在520"C，冷卻速度為10—20'C/s。全文摘要本發(fā)明公開了一種管線用鋼及其生產(chǎn)方法，由以下重量百分含量的化學成分組成為C≤0.06％，Si≤0.23％，Mn1.50％-1.60％，P≤0.014％，S≤0.008％，Ni0.15-0.25％，MO0.18-0.25％，V0.025-0.035％，Nb0.040-0.050％，Ti0.15-0.25％，Al0.020-0.060％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鋼板的化學成分設(shè)計采用低碳，通過微合金化和控制軋制，綜合利用晶粒細化，微合金化元素的析出相與位錯亞結(jié)構(gòu)的強化效應(yīng)，強度級別提高很多Mn-Ni-Nb-V系鐵素體+珠光體鋼。本發(fā)明是通過低碳當量成分的設(shè)計及控軋控冷生產(chǎn)方法，生產(chǎn)出符合管線用高強鋼的要求，將其應(yīng)用于天然氣輸送管道，具有良好的焊接性能和抗層狀撕裂性能，滿足現(xiàn)場關(guān)鍵受力處的要求，做到生產(chǎn)制造工序簡單、可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。文檔編號C22C38/14GK101451217SQ20071018059公開日2009年6月10日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日發(fā)明者任軍奎,何廣霞,生劉,寧康康,宋向前,杰李,李歡歡,羅君高,趙全卿,車金鋒,鄧東升,桐郭申請人:舞陽鋼鐵有限責任公司