[发明专利]一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢生产技术领域，特别是涉及一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法，用于高硫、高酸油气的开采、输送与储运。

背景技术

近年来，中东地区以及我国国内石油化工行业对抗硫化氢应力腐蚀系列钢种，如容器板A516Gr65N、ERW油井管以及管线钢BNS、X52NS等需求量越来越大。

硫化氢是石油、天然气中最具腐蚀性的有害介质之一，严重地影响着油气开采、输送与储运材料的使用寿命，制约着高硫油气环境使用材料的发展。在含硫化氢油气环境中，材料会发生严重的硫化氢应力腐蚀开裂现象，导致恶性事故的发生，造成极大的经济损失。虽然目前在油气输送和储运前均已进行了净化处理，但如果处理不善，油气中硫化氢含量较高时，硫化氢开裂事故仍不可避免。在中东以及我国四川地区，有很多油气田含有硫化氢，含量可高达1～13％。

高含硫油气环境用的抗酸性热轧钢板多以正火态交货。正火是将钢板加热到临界点Ac3以上约30～50℃，使组织奥氏体化，并通过保温一定时间晶粒均匀化后，以空气中自然冷却的方式得到平衡态组织的热处理工艺。正火可以细化晶粒，均匀组织，提高冲击功和延伸性，消除钢板热应力以及组织应力，铁素体能够更均匀地形核与长大，得到均匀的组织形态，正火后钢板厚度中心无明显带状感，该组织形态具有良好的韧性及塑性，均匀的组织形态有利于阻碍氢致裂纹的萌生与扩展。

但值得注意的是，正火在提高热轧钢板韧性的同时，往往降低钢的强度，屈服强度和抗拉强度一般可降低50～100MPa。因此，为保证正火处理钢板的交货性能，需要合理的成分设计，既要保证钢板的力学性能，又要保证钢板的焊接性能，同时还要保证钢板的抗硫化氢应力腐蚀性能。因此，高酸性油气田的开采、集输和储运用钢铁材料和生产工艺亟待开发。

但到目前为止，查阅世界上关于正火态抗酸性热轧钢板的文献或专利，相关资料很少，中国专利CN1142309C号授权公告“一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢”，该合金配方采用C：0.02～0.04％、Mn：1.4～1.6％、V：0.02～0.04％、Mo：0.2～0.4％，其特点是低碳、高锰、添加大量贵重合金Mo元素，该合金配方中C太低，冶炼成本增加，Mn太高对抗HIC性能有害，Mo合金价格昂贵，生产成本又较高；又如中国专利CN100359035C号授权公告“酸性环境用X65管线钢及其制造方法”，该合金配方采用C：0.02～0.05％、Mn：1.2～1.5％、Nb：0.05～0.07％、Mo：0.050～0.195％，卷取温度控制在500～580℃，该专利通过采用低C、添加Mn、Nb和Mo合金，利用较低的卷取温度来提高产品的性能，合金成本较高，钢板存在热应力和组织应力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法，既解决了正火处理钢板的强度性能，又解决了正火态钢板的焊接性能，同时具有优良的抗硫化氢应力腐蚀性能，材料具有稳定的平衡态组织。

本发明的所述钢板化学成分为：C：0.061～0.151％，Si：0.10～0.45％，Mn：0.50～0.99％，P：≤0.009％，S：≤0.0015％，Alt：0.02～0.06％，V：0.045～0.085％，Ti：0.005～0.040％，Cr：0.05～0.35％，Mo：0.00～0.15％，余量为Fe和不可避免杂质元素；均为重量百分数。

采用上述化学成分设计，通过LF炉深脱硫精炼处理+强化两阶段控轧+回火热处理，本发明制备的热轧钢板：屈服强度达到300～440MPa，抗拉强度达到420～515MPa，抗酸性能满足NACE TM0284-96标准A溶液条件下裂纹长度率CLR≤15％，裂纹厚度率CTR≤5％，裂纹敏感率CSR≤2％，钢板表层、1/4处、中心处显微组织为细小铁素体+球状珠光体，带状组织评级≤2.0级。

本发明的方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、轧制、正火等工序，其生产工艺中控制如下技术参数：

(1)LF精炼结束目标温度1645±5℃，LF炉处理周期30～50min。

(2)铸机中间包温度1545±5℃，拉速0.90～1.00m/min。

(3)钢坯分两阶段进行轧制，中间进行待温，第一阶段终轧温度1000-1050℃，中间坯待温厚度控制在成品厚度的3-5倍，第二阶段开轧温度控制在840-900℃，终轧温度控制在750-800℃范围，轧后采用空气中自然冷却的方式到室温。

(4)钢板采用在870～910℃进行正火热处理，保温5～20min。