[发明专利]一种酸性环境用X65热轧卷板及其制造方法

说明书

所属领域

本发明涉及一种酸性环境用X65热轧卷板及其制造方法，属于钢铁新材料和轧钢领域，特别适用于酸性环境下高压、长距离输送管道用管线钢。

背景技术

目前输送石油、天然气用钢管均参照美国石油协会API 5L标准，包括螺旋埋弧焊管用热轧卷板和直缝埋弧焊管用钢板，伴随热连轧机组宽度增加，也采用热轧卷板开平板生产直缝埋弧焊管。伴随输送压力增加、输送含H₂S的石油、天然气介质，对长距离输送钢管和管线钢提出了更高的性能要求，一方面要求管线钢具有更高的强度和优良的低温冲击韧性，即高压输送管线钢具有良好的止裂性能；另一方面，对于输送含有H₂S的石油、天然气介质，要求管线钢具备抗HIC(Hydrogen Induce Crack氢致裂纹)性能。

根据HIC生产的机理，在工作压力下，氢进入钢表面后滞留在晶格的界面处，特别是轧制时形成的扁长条状MnS夹杂界面处，氢原子形成氢分子，在该处产生内应力。由于氢压力不断增加，造成晶格塑性变形，造成氢进一步聚集，当聚集处的氢浓度产生的压力超过了聚集处界面的弹性变形能力，产生永久变形，形成了沿夹杂方向分布的氢致裂纹。

在高压输送含H₂S的天然气中，要避免氢致裂纹产生，必须减少或避免氢原子聚集场所，也就是控制钢中非金属夹杂物和带状组织产生，尤其是MnS夹杂物的产生；另外采用Ca处理，进行夹杂物变形，特别是形成不变形的球化夹杂物也是改善措施之一。因此，开发抗HIC类型管线钢主要措施：

1)控制钢中的夹杂物。一方面尽量减少夹杂物，尤其控制钢中的MnS夹杂物；一方面通过采用Ca处理将极少量的条状硫化物转化为不变性的球状夹杂物。

2)减少铸坯偏析和产品带状组织。采用铸坯凝固末端动态轻压下技术可以有效降低连铸坯偏析；降低碳含量和锰含量可以显著减少、甚至消除带状珠光体组织，该组织也是导致管线钢产生氢致裂纹的关键原因之一。

3)组织控制。一般抗HIC的X65室温组织为少珠光体组织，即组织基本全部为细小、均匀的多边形铁素体组织，或者为针状铁素体组织。

国内公开的专利CN 1811002“酸性环境用X65管线钢及其制造方法”采用Ca处理和微Ti处理工艺，严格控制P、S含量批量生产抗HIC X65管线钢。存在的主要问题：1)昂贵合金添加量比较高，如Nb微合金添加量为0.05～0.07％，Mo添加量为0.05～0.20％；2)Mn合金添加量高，达到1.50％，易出现MnS偏析，抗酸腐蚀能力降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸性环境用X65热轧卷板及其制造方法，解决的问题是：针对目前钢铁形势，采用廉价合金(Cr、V)替代昂贵合金(Mo、Nb)生产性能更稳定、合金成本更低的抗HIC性能、高强度和高韧性X65管线用钢热轧卷板。

本发明的技术解决方案是：

1、一种酸性环境用X65热轧卷板，成分设计重量百分比为：碳：0.02～0.06wt％；硅：0.10～0.30％；锰：0.80wt％～1.20wt％；铌：0.02～0.05wt％；钒：0.020～0.040wt％；钛：0.010～0.020wt％；铜：≤0.30wt％；镍：≤0.30wt％；Cr：0.10～0.30wt％；磷：≤0.015wt％；硫：≤0.0015wt％；钙：0.002～0.0050；Ca/S≥2.0；硼：≤0.0005wt％；氮：≤0.006％；

其它为铁和微量杂质。

本发明成分设计主要添加元素的作用和强化机理如下：

碳：钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化显著提高钢的强度，尤其是抗拉强度，但C含量的增加显著降低钢的延性、韧性和焊接性能；并且C促进带状珠光体组织的形成，显著降低抗HIC性能。因此，抗HIC系列管线钢C含量一般小于0.06％，本发明C含量为0.02～0.06％，目标为0.04％。

锰：通过固溶强化提高钢的强度，尤其抗拉强度，是管线钢中补偿因C含量降低造成的强度损失；其次Mn扩大相区，降低γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，提高强韧性。但Mn具有以下缺点：1)促进珠光体组织形成，容易形成带状珠光体组织；2)Mn增加易于出现钢板的中心偏析。因此，对于抗HIC系列管线钢，降低Mn将显著改善抗HIC性能，难点是如何弥补Mn降低造成的强度损失，尤其抗拉强度。Mn的添加量必须综合考虑C的添加量，如附图1所示碳和锰添加量的平衡，即碳含量为0.06％时Mn含量最好低于1.25％。