[发明专利]一种油气输送用经济型低屈强比管件用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢技术领域，尤其涉及一种油气输送用经济型低屈强比管件用钢及其生产方法。

背景技术

管件是管道中起到改变方向、加固强化等作用的重要结构件，主要包括三通、弯管和封头等，在长输管道建设中需要大量的管件产品。随着管道输送向着高压大口径发展，对管件强度、韧性、焊接性等要求不断提高，也对管件用钢的综合质量提出了更高的要求。

目前，油气管件制作一般需要经历热处理成型，因此，要求管件用钢经热处理后必须具有良好的综合性能。

近年来，油气管道项目不断向海底、高寒冻土带、地震带等环境恶劣地区发展，这些地区地壳活动较频繁，管线服役温度低，易发生较大幅度的塑性变形，因此，在该类地方应用的管线要求基于应变设计，具有良好的抗塑变能力。

目前，国内外对管件钢的研究多集中在基于应力设定的管件上，例如，CN102127697A的专利，介绍了一种X70级弯管和管件，其成分为（重量百分比）C：0.09～0.15％、Mn：1.25％～1.75％、Si：0.2%～0.4％、P≤0.010%、S≤0.005%、Ca：0.002%～0.004%、N≤0.008%、Al：0.01%～0.04%，或添加Nb：0.03％～0.10％、Ti：0.02%～0.06％、Cr：0.15%～0.50%、Mo：0.15%～0.45%、Ni：0.15%～1.0%，从其所列的实施例看，其所制管件强度虽然满足X70级，但屈强比均不低于0.89，成分中（Mo+Cr+Ni）≥0.50%，该类管件的抗应变能力不足，而且，成分中贵重合金元素的加入量大，生产成本高；专利WO2011150687(A1)、CN102021499A也存在类似情况。

现有技术对抗应变管线钢的研究主要是干线管用钢，该类钢板制管过程中不经历热处理，仅保证钢板轧态性能满足抗应变要求，不适宜制作管件。例如，专利CN101545079A提供了一种高强度低屈强比X80热轧钢板，所述钢板仅保证热轧态性能，且屈强比在0.80～0.86之间。

综上所述，现有技术对经济型低屈强比管件钢的研究尚有不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气输送用经济型低屈强比X70或X80级管件用钢及其生产方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本发明所述经济型低屈强比管件钢的化学成分重量百分比为C：0.09％～0.16％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.00％～1.39％、Nb：0.01%～0.04％、Ti：0.005％～0.018％、V：0.01％～0.04％、Als：0.008%～0.035%，（Nb+V+Ti）≤0.09%、Mo：0～0.20%、Ni：0～0.30%、Cu：0～0.30%、Cr：0～0.25%、（Mo+Ni+Cu+Cr）≤0.40%，余量为铁和不可避免的杂质。

所述经济型管件钢的CE_IIW控制在0.34%～0.40%，其中CE_IIW=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/15+(Ni+Cu)/5。

本发明成分设计理由：

C是保证强度最为有效的元素，可以提高淬透性，起到固溶强化和碳化物析出强化作用，因此，碳含量不宜过低；但是，碳含量的增加对材料韧性和焊接性不利，所以，碳含量也不能过高，本发明认为对X70、X80管件钢而言，碳控制在0.09％～0.16％较为适宜。

Si可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，其最佳范围是0.20％～0.40％。

Mn可以起到固溶强化作用，还能增加奥氏体稳定性，对提高淬透性也有利，但是，锰含量过高易诱发偏析，本发明认为将Mn含量控制在1.00％～1.39％较为适宜。

Nb、V、Ti可以抑制奥氏体晶粒长大，细化相变组织，同时还能起到析出强化和固溶强化等作用，尤其是在热处理过程中能有效提高强度，但其含量过高会影响韧性和焊接性。

Al可以有效降低钢中的氧含量，但Al含量过高会使钢中的夹杂物增加，因此，Als的含量控制在0.008%～0.035%为宜。

Mo可以明显提高奥氏体稳定性和淬透性，增加钢板厚度方向冷却均匀性，促进中低温转变，但是，钼含量过高不但会增加成本，还对材料焊接性有不利影响，因此，应控制其含量在0.20%以下。