[发明专利]一种大壁厚海底管线钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢领域，特别涉及一种大壁厚海底管线钢板及其生产方法，适用于对横纵向拉伸强度和低温韧性要求较高的海底管线工程。

背景技术

近年来我国经济的高速发展带来了对以石油和天然气为主要能源需求的高速增长，巨大的石油和天然气能源缺口只能通过从境外输入或在境内寻找新的资源和提高石油开采技术，因此需要大量的高附加值、高级别石油天然气输送用管道。这极大地促进了边际及海上油气资源的开发与海底管线的建设，海底管线用钢的重要性日益凸现。

海底管线钢服役于深海之中和恶劣的海洋环境，管道承受深海高压及严重的海洋腐蚀，且由于海底地势的复杂性和海底海流的多变性，要求海底管线用钢具有更高的洁净度、更高的低温韧性、较高的横纵向强度，故对海底管线用钢提出了更高更严格的性能要求。而目前国内所用的海底管线钢大多依靠进口，价格较高。国内生产这种高横纵向强度性能、高低温韧性要求以及大厚度的管线钢性能指标合格率很低，给厂家带来了较大的经济损失，同时也给管线铺设工程及运行安全带来了巨大隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种大壁厚海底管线钢板及其生产方法，以提高该钢板的低温冲击韧性、抗撕裂性能和强度。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案采用了一种大壁厚海底管线钢板，是由以下重量百分比的组分组成：C：0.05%~0.07%，Si：0.15%~0.25%，Mn：1.42%~1.48%，P≤0.010%，S≤0.002%，Ni：0.13%~0.18%，Nb：0.043%~0.048%，Al：0.020%~0.040%，Ti：0.014%~0.024%，Mo：0.13%~0.18%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的大壁厚海底管线钢板的厚度为25~30.2mm。

本发明钢板采用的化学成分设计，碳、锰固溶强化；加入少量的Nb、V细化晶粒，其碳氮化物起到弥散强化作用；少量的钼能够抑制奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，促进铁素体和贝氏体的转变；通过后续合理的热处理工艺，钢板具有良好的力学性能。

钢板中各组分及含量在本发明中的作用是：

C：0.15%-0.17%，碳对钢的屈服强度、抗拉强度、焊接性能产生显著影响；碳通过间隙固溶能显著提高钢板强度，但碳含量过高，又会影响钢的焊接性能及韧性。

Si：0.15%-0.40%，在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但硅含量过高时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn：1.4%-1.5%，锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。

P≤0.012%，S≤0.005%：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性；磷使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：0.020%-0.045%，铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性；铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Nb：0.043%~0.048%，铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶，有效的细化显微组织，并通过析出来强化基体；铌可降低钢的过热敏感性及回火脆性。焊接过程中，铌原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

Ti：0.014%~0.024%，钛是良好的脱氧剂。钢种加Ti可与C、N元素形成Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物，这些化合物具有好的晶粒细化效果。

Ni：0.13%~0.18%，镍溶于奥氏体，抑制奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，提高钢板低温韧性。

Mo：0.13%~0.18%，钼可以抑制奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒，促进铁素体、贝氏体转变；在轧后冷却过程中避免马氏体的形成，而形成贝氏体和铁素体，以弥补热连轧机层流冷却不足，从而具有良好的延性和强韧性。

本发明的目的还在于提供一种大壁厚海底管线钢板的生产方法，以得到低温冲击韧性高、抗撕裂性能好、强度高、屈强比适中及延伸率好的大壁厚海底管线钢板。

本发明采用了一种大壁厚海底管线钢板的生产方法，具体步骤如下：