[发明专利]一种用于基于应变设计的X100大变形管线钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大变形管线钢及制备方法，特别涉及一种用于基于应变设计X100大变形管线钢(横向屈服强度为690～840MPa，纵向屈服强度为650～770MPa)的热轧钢板及制备方法。

背景技术

近年来能源结构的变化以及对能源需求的增长，极大地促进了长距离输送管线的发展。预计到2020年中国的天然气消费量将从2009年的800多亿立方米猛增到3000多亿立方米。这使得我国迫切需要应用大口径、X80及以上高钢级管线钢进行高压输送(＞10Mpa)，以提高输送效率，降低建设成本，满足日益增长的市场需求。目前已建成的西气东输二线，就采用Φ1219mm口径，X80钢级管线管，在12MPa压力下进行输送。为进一步提高输送效率，降低工程投资，解决我国能源输送的瓶颈问题，有许多专家建议在未来的管道建设中采用X100管线钢管。

目前公开的专利中X100管线钢的生产都是基于应力设计考虑。主要在合金成分和生产工艺上进行微调，以满足X100管线钢的强韧性要求和可焊接性要求。如美国专利US20030217795，日本专利JP2001113374A，欧洲专利EP1020539、EP1354973，中国专利CN1986861A、CN101619416A、CN100398684C中，都提及了X100管线钢的主要成分设计及生产工艺，这些专利虽然通过物理冶金的方式解决了X100管线钢的焊接性和强韧性问题，但用这些专利生产的产品都是用于基于应力设计考虑，且都具有较高的屈强比和较低的均匀塑性变形容量，在制管或防腐涂覆后钢管的屈强比和塑性变形容量急剧恶化，给管线的断裂控制带来较大风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于基于应变设计的，具有较低屈强比和较高均匀塑性变形容量的X100大变形管线钢及制备方法。该工艺生产的X100大变形管线钢制造的钢管能满足普通钢管强度和韧性要求的同时，还具有较低屈强比和较高均匀塑性变形容量，能满足基于应变设计地区管线建设的需要，并可用于制造X100冷弯管的母管。本发明配方简单，生产成本较低，制造难度较小，可有效解决X100管线钢的强、韧、塑性匹配及焊接性问题。

本发明的技术方案是：

(1)一种用于基于应变设计的X100大变形管线钢，其组成成分的重量百分比为：C：0.025～0.085％，Mn：1.80～2.0％，Si：0.20～0.45％，S：≤0.003％，P：≤0.010％，Nb：0.025～0.070％，Ti：0.015～0.04％，Mo：0.10～0.25％，Cu：0.10～0.40％，Ni：0.15～0.45％，Cr：0.30～0.50％，限制元素B：≤0.00050％，Ca：≤0.009％，N：≤0.008％，O：≤0.002％，其余为铁和不可避免杂质。本发明无需加入V，可以Cr适当替代Mo含量，降低合金成本。

(2)对上述(1)成分控制范围内的连铸坯进行均匀加热。加热温度控制在1150～1230℃，保温时间1.0～2.5h，然后分两阶段进行热轧。其中第一阶段奥氏体再结晶区轧制温度区间为1180～950℃，总压下率大于60％；第二阶段奥氏体未再结晶区轧制温度区间为920～800℃，终轧温度应为860～800℃，累积总压下率为55％-70％。

(3)轧制完成后，钢板进行弛豫空冷，控制钢板温度缓慢空冷到600～700℃，然后进行层流冷却，终冷温度为250～350℃，冷却速度为18～30℃/s。最终30～70％的奥氏体转变为先共析铁素体组织，其余奥氏体转变为MA、粒状贝氏体或马氏体，或其混合组织。

本发明一种用于基于应变设计的X100大变形管线钢生产工艺的总体技术方案思路是：通过合理的冶金成分设计，采用微合金化技术来保证管线钢的具有足够高的抗拉强度；通过优化控制轧制和控制冷却工艺来确保管线钢具有合适的横向和纵向屈服强度和塑性以及横向低温韧性。

按上述技术方案生产的X100大变形管线钢制管后性能可达到以下要求：

(1)拉伸性能

横向：

应力应变曲线为round-house型；

690MPa≤Rp0.2≤840MPa；

760MPa≤Rm≤990MPa；

Y/T≤0.95；

UEL≥3.5％。

纵向：

应力应变曲线为round-house型；

650MPa≤Rp0.2≤770MPa；

760MPa≤Rm≤960MPa；

Y/T≤0.90；

UEL≥5.3％。