耐scc腐蝕管線鋼及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐SCC腐蝕管線鋼，以質(zhì)量百分比計的組分及質(zhì)量百份比為：C：0.03～0.06%，Si：0.15～0.25%，Mn：1.6～2.0%，Ni：0.05～0.15%，Cr：0.65～0.80%，Cu：0.05～0.12%，Mg：0.02～0.05%，Ti：0.015～0.025%，Ca：0.001～0.003%，W：0.002～0.005%，Al：0.025～0.055%，P≤0.012%，S≤0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；并且其中：0.05≤C+Ni/5+Cr/10-Mg-10W≤0.09。所述管線鋼的制造工藝包括：鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH處理、板坯連鑄、板坯再加熱、軋制、冷床冷卻。在本發(fā)明所述的管線鋼中添加有適量的Mg、Ca和W具有抑制腐蝕前端的pH值降低的作用，能夠有效抑制腐蝕開裂裂紋的產(chǎn)生和擴展，并且控制C、Ni和Cr的含量在適當(dāng)范圍內(nèi)，能夠確保所述的管線鋼具有優(yōu)異的抗SCC腐蝕和HIC腐蝕性能。
【專利說明】耐SCC腐蝕管線鋼及其制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高強度合金鋼制造的【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，本發(fā)明涉及一種可在天然氣管道等工程項目上使用的耐SCC腐蝕管線鋼材及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]近10多年來，天然氣在世界能源結(jié)構(gòu)中的比重急劇上升，致使天然氣管道迅猛發(fā)展，美俄兩國的干線輸氣管線均占到總干線油氣管道總長度的50%以上。而高壓輸送和高密度輸氣技術(shù)是當(dāng)今國際大流量管道技術(shù)的發(fā)展趨勢，可為大型天然氣管道項目帶來可觀的效益，并將對管道設(shè)計，管線鋼的制造提出了更高的要求。高壓輸氣要求管線鋼具有高強度，從而減少鋼管的厚度，同時需要高韌性及良好的成型性、焊接性能以及抗硫化氫腐蝕的性能。
[0003]硫化氫腐蝕主要表現(xiàn)為氫鼓皰和氫致開裂兩大類，它主要是由于使用環(huán)境中的氫進(jìn)入管線材料后引起的。對氫鼓皰敏感性和氫致開裂HIC最為有害的組織為非鐵素體+珠光體類組織和焊縫連接處。眾多在建和擬建的復(fù)雜地質(zhì)條件的管線大多采用抗變形性能、低溫性能和抗HIC性能良好 的無縫鋼管。
[0004]CN1875121A公開了一種耐腐蝕性優(yōu)良的高強度管線鋼，其含有以下組分和質(zhì)量百分含量的元素:c:0.001 ~0.015%、Si:0.01 ~0.5%、Mn:0.1 ~1.8%、P:0.03% 以下、S:0.005% 以下、Cr:15.5 ~18%、N1:0.5 ~5.5%、Mo:0.5 ~3.5%、V:0.02 ~0.2%、N:0.001 ~0.015%、O:0.006% 以下，且滿足 Cr+Ο.65Ν?+0.6M0+0.55Cu_20C ≤ 18.5，其中，Cr+Mo+0.3S1-43.5C-0.4Mn-N1-0.3Cu_9N≤11.5，C+N ≤ 0.025。優(yōu)選進(jìn)行淬火-回火處理。但是所述的管線鋼中N1、Mo等貴重金屬含量高，制造成本很高。雖然其中的Cr能夠耐HIC，但是過高的Cr將降低延展性，促進(jìn)晶粒的長大而影響韌性，導(dǎo)致焊接區(qū)域冷裂紋的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有強度高、綜合性能優(yōu)異的耐SCC腐蝕管線鋼及其制造工藝。
[0006]一種耐SCC腐蝕管線鋼，以質(zhì)量百分比計的組分及質(zhì)量百份比為:C:0.03~0.06%, S1:0.15 ~0.25%, Mn:1.6 ~2.0%, N1:0.05 ~0.15%, Cr:0.65 ~0.80%, Cu:0.05 ~0.12%, Mg:0.02 ~0.05%, Ti:0.015 ~0.025%, Ca:0.001 ~0.003%, W:0.002 ~0.005%,A10.025~0.055%, P≤0.012%, S≤0.01%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；并且其中:0.05 ( C+Ni/5+Cr/lO-Mg-lOW ≤ 0.09。
[0007]作為優(yōu)選地，所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成如下:
[0008]C:0.03 ~0.05%, Si:0.15 ~0.20%, Mn: 1.6 ~1.8%, Ni:0.10 ~0.15%, Cr:0.65 ~0.72%, Cu:0.05 ~0.12%, Mg:0.03 ~0.05，Ti:0.015 ~0.025%, Ca:0.001 ~0.003%, W:0.003 ~0.005%, A10.025 ~0.055%, P ^ 0.012%, S ≤ 0.01%，余量為 Fe 和不可
避免的雜質(zhì)。[0009]其中，所述的耐SCC腐蝕管線鋼的抗拉強度為780~850MPa，屈強比為0.65~
0.80。
[0010]本發(fā)明的第二方面，還涉及一種上述耐SCC腐蝕管線鋼的制造工藝，其特征在于所述工藝包括以下步驟:鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH處理、板坯連鑄、板坯再加熱、軋制、冷床冷卻；連鑄時控制過熱度為15~25°C、拉速為0.50~1.0m/min ;板還再加熱溫度控制在:1180~1280°C ;粗軋結(jié)束溫度為1050~1150°C ;精軋開始溫度850~980°C，精軋階段總的壓下率為70~82%，精軋結(jié)束溫度820~920°C ;終冷溫度為480~550°C，冷卻速率10~25°C /s。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的耐SCC腐蝕管線鋼具有以下有益效果:
[0012](I)本發(fā)明所述的管線鋼板C當(dāng)量低，P、S含量低，鋼質(zhì)純凈；加入的貴重金屬含量少，成本低；合金成分設(shè)計合理，能在低碳的條件下確保鋼板淬透性，使鋼板具有較高的抗拉強度和屈服強度，并且焊接性能優(yōu)異，具有良好的綜合性能。
[0013](2) 申請人:發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明所述的管線鋼中添加有適量的Mg、Ca和W具有抑制腐蝕前端的PH值降低的作用，能夠有效抑制腐蝕開裂裂紋的產(chǎn)生和擴展，并且控制C、Ni和Cr的含量在適當(dāng)范圍內(nèi)，能夠確保所述的管線鋼具有優(yōu)異的抗SCC腐蝕和HIC腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0015]本實施例所述的管線鋼，不添加Mo、V等貴金屬元素，而且N1、Cr的用量較低，控制在經(jīng)濟適量的范圍，采用了低碳、高錳的設(shè)計思路，輔之以銅、鈦等元素，制備得到了綜合性能優(yōu)異的高強鋼；并且通過添加適量的Mg、W并控制Ni和Cr的含量，不僅保證了鋼材的耐候耐蝕性能，而且還具有優(yōu)異的抗SCC腐蝕和HIC腐蝕性能。本實施例所述的管線鋼采用T1、Al微合金化技術(shù)，將終冷溫度控制在480~550°C，有利于確保鋼材晶粒細(xì)小、組織均勻，并且消除異常組織，確保制成的無縫鋼管強韌性好，綜合性能優(yōu)異。另外，由于天然氣資源通常位于邊遠(yuǎn)和環(huán)境惡劣的地區(qū)，輸送管線壓力較大、介質(zhì)復(fù)雜(例如含有較高含量的H2S)且有腐蝕性，并且管線的拼裝環(huán)焊一般在野外進(jìn)行，這不僅要求管線鋼具有較高的強度,而且要求有良好的塑韌性、抗疲勞性能、抗斷裂特性和耐腐蝕性能，同時還要求力學(xué)性能的改善不能夠惡化鋼的加工性能。高級管線鋼發(fā)展的最新趨勢是:高純凈、高強度、高韌性、可焊性強及高抗腐蝕性。因此，在本實施例中將P的含量控制在0.012%以下，S的含量控制在0.01%以下。
[0016]為此，本實施例所述的耐SCC腐蝕管線鋼，以質(zhì)量百分比計的組分及質(zhì)量百份比為:C:0.03 ~0.06%, Si:0.15 ~0.25%, Mn: 1.6 ~2.0%, Ni:0.05 ~0.15%, Cr:0.65 ~
0.80%, Cu:0.05 ~0.12%, Mg:0.02 ~0.05%, Ti:0.015 ~0.025%, Ca:0.0Ol ~0.003%, W:
0.002 ~0.005%, Al0.025 ~0.055%, P ≤ 0.012%, S ≤ 0.01%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；并且其中:0.05 ( C+Ni/5+Cr/lO-Mg-lOW ( 0.09。
[0017]上述耐SCC腐蝕管線鋼的制造工藝，包括以下步驟:鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH處理、板坯連鑄、板坯再加熱、軋制、冷床冷卻；連鑄時控制過熱度為15~25°C、拉速為0.50~1.0m/min ;板坯再加熱溫度控制在:1180~1280°C ;粗軋結(jié)束溫度為1050~1150°C;精軋開始溫度850~980°C，精軋階段總的壓下率為70~82%，精軋結(jié)束溫度820~920°C ;終冷溫度為480~550°C，冷卻速率10~25°C /s。
[0018]表1給出了實施例1~5(S1_S5)以及比較例I~5(B1-B5)所述管線鋼的化學(xué)成分。表2給出了實施例1~5 (S1-S5)以及比較例I~5 (B1-B5)制備工藝中主要的軋制工藝參數(shù)。表3給出了實施例1~5 (S1-S5)以及比較例I~5 (B1-B5)所述管線鋼的抗硫化物應(yīng)力腐蝕SCC以及抗HIC性能參數(shù)，可見本實施例所述的管線鋼抗拉強度為780~850MPa,屈強比為0.65~0.80,-20°C V型缺口 charpy沖擊試驗吸收功大于280J。耐SCC性能依據(jù)美國腐蝕工程協(xié)會NACE標(biāo)準(zhǔn)TM0177-199測定；CSR根據(jù)NACE TM0284-1996測定。
[0019]表1
【權(quán)利要求】
1.一種耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:以質(zhì)量百分比計的組分及質(zhì)量百份比為:c:0.03 ~0.06%, S1:0.15 ~0.25%, Mn:1.6 ~2.0%, N1:0.05 ~0.15%, Cr:0.65 ~0.80%,Cu:0.05 ~0.12%, Mg:0.02 ~0.05%, Ti:0.015 ~0.025%, Ca:0.001 ~0.003%, W:0.002 ~0.005%, A10.025~0.055%, P≤0.012%, S ≤0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；并且其中:0.05≤C+Ni/5+Cr/lO-Mg-lOW ≤ 0.09。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成如下:C:0.03 ~0.05%, Si:0.15 ~0.20%, Mn:1.6 ~1.8%, Ni:0.10 ~0.15%, Cr:0.65 ~0.72%, Cu:0.05 ~0.12%, Mg:0.03 ~0.05%, Ti:0.015 ~0.025%, Ca:0.001 ~0.003%, W:0.003 ~0.005%, A10.025 ~0.055%, P ≤ 0.012%, S ≤ 0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述的耐SCC腐蝕管線鋼的抗拉強度≥780MPa，屈強比為0.65~0.80。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成為:C:0.03%, Si:0.25%, Mn:1.8%, N1:0.15%, Cr:0.65%, Cu:0.05%, Mg:0.02%, Ti:0.025%, Ca:0.002%, W:0.003%, Al:0.055%, P:0.011%, S:0.002%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成為:c:0.03%, Si:0.15%, Mn:1.6%, N1:0.11%, Cr:0.80%, Cu:0.11%, Mg:0.03%, Ti:0.025%, Ca:0.002%, W:0.004%, Al:0.035%, P:0.008%, S:0.003%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成為:c:0.06%, Si:0.15%, Mn:1.6%, N1:0.05%, Cr:0.65%, Cu:0.05%, Mg:0.03%, Ti:0.020%, Ca:0.003%, W:0.005%, Al:0.030%, P:0.010%, S:0.002%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成為:c:0.03%, Si:0.19%, Mn:1.8%, N1:0.15%, Cr:0.72%, Cu:0.05%, Mg:0.04%, Ti:0.020%, Ca:0.003%, W:0.003%, Al:0.035%, P:0.010%, S:0.002%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐SCC腐蝕管線鋼，其特征在于:所述耐SCC腐蝕管線鋼的各化學(xué)成分組成為:c:0.05%, Si:0.18%, Mn:1.75%, N1:0.12%, Cr:0.68%, Cu:0.08%, Mg:0.03%, Ti:0.020%, Ca:0.002%, W:0.004%, Al:0.035%, P:0.010%, S:0.002%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的耐SCC腐蝕管線鋼的制造工藝，其特征在于:所述工藝包括以下步驟:鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH處理、板坯連鑄、板坯再加熱、軋制、冷床冷卻；連鑄時控制過熱度為15~25°C、拉速為0.50~1.0m/min ;板還再加熱溫度控制在:1180~1280°C ;粗軋結(jié)束溫度為1050~1150°C ;精軋開始溫度850~980°C，精軋階段總的壓下率為70~82%，精軋結(jié)束溫度820~920°C ;終冷溫度為480~550°C，冷卻速率 10 ~25°C /s。
【文檔編號】C22C38/58GK103952641SQ201410142957
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】楊建亞, 嚴(yán)進(jìn)寶, 張云田, 李建科, 李明賢, 潘永崗, 李玉春 申請人:日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司