[发明专利]一种薄规格X80管线钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及X80管线钢及其制造方法，具体涉及一种成分简单具有优异低温性能、厚度为10～20mm的X80管线钢及其制造方法。

背景技术

管道输送是石油天然气最合理的运输方式，具有高效、经济、安全、无污染等特点。为提高输送效率和降低管线运营费用，长距离管线输送需要管线钢管实现大管径和高强度。目前，管线钢管批量设计的最高强度级别为API 5L 标准中的X80级管线钢。通常生产X80管线钢采取TMCP轧制，即在奥氏体再结晶区轧制与奥氏体非再结晶区两阶段轧制，随后进行冷却控制。使用TMCP方法生产管线钢具有良好的强韧性匹配，主要组织为针状铁素体及少量铁素体混合组织，性能优异。随着弯管成型技术、焊接技术及安全性评价体系的完善，管线钢一方面要提升强度，另一方面也要降低成本，钢管壁厚也在逐渐减薄。考虑到地形地势的复杂性，如寒冷气候地区和永冻带，在钢管壁厚减薄的同时，更需要考虑其低温服役性能。

现有技术中，涉及具有低温韧性的X80管线钢或者薄规格的X80管线钢的生产方法，总结其合金设计主要是加入了大量的Ni、Mo、Nb、Cu等合金元素，成分复杂且成本也高，钢板轧制方法主要是通过TMCP后卷取或者回火处理。

如中国专利CN1487101A公开的一种低成本X80管线钢宽厚板及其生产方式，化学成分中加入了Ni、Mo、Nb、Cr，轧制采取了TMCP控制轧制，冷却工艺采取轧后超快冷+层流冷却联动工艺路线对钢板快速冷却，以30～40℃/s大冷却速度将钢板冷却到420～600℃。该方法中不仅化学成分复杂，而且采用轧后快速冷却工艺对高强度的薄规格X80管线钢的板形控制非常不利。

中国专利CN1487101A公开了一种提高现有针状铁素体管线钢强度的方法：通过在TMCP轧制后增加回火热处理，获得了8mm厚X80钢级的管线钢板，其-40℃低温冲击韧性优异。然而，实践中发现该管线钢的板形问题突出，组织性能不均匀，钢材性能波动较大，此外，由于增加了后续一道回火处理，回火处理时间为1～10h，增加了生产成本。

现有技术中对于X80管线钢的生产大都涉及TMCP两阶段轧制工艺，特别在生产厚度为20mm以下的X80钢板，在现场实施存在如下弊端：终轧温度往往低于800℃，增加了轧辊的负荷，也增加了奥氏体非再结晶区轧制（精轧）过程中的板形精度控制难度；另外,较低的终轧温度使得钢板在加速冷却阶段的开始冷却温度也随之下降，加大了冷却阶段在同一钢板各处出现温度差的机率，导致板形进一步恶化，板形恶化会造成整块钢板组织性能不均匀，继而引发焊接、扩径过程中的一系列问题。总之，TMCP两阶段轧制薄规格钢板会使钢板具有较低的终轧温度和开始冷却温度，出现板形问题的机率较大，整板性能不均匀，增加了生产控制难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种成分简单、厚度为10～20mm的薄规格X80管线钢，该管线钢的屈服强度、抗拉强度、延伸率以及屈强比不仅达到了API5L标准中的X80管线钢要求，而且其-60℃低温性能优异，具有成本低廉、性能优异的优点。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种生产上述薄规格X80管线钢的制造方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种薄规格X80管线钢，该管线钢化学成分按重量百分比计为，C：0.05～0.08%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.30～1.70%， P：≤0.010%，S：≤0.005%，Nb：0.020～0.060%，Ti：0.006～0.020%，Ni：0.10～0.30%，Cr：0.10～0.30%，Al：0.010～0.050%，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，所述管线钢的厚度为10～20mm，屈服强度为580～670MPa，抗拉强度为660～750MPa，延伸率为31～36%，屈强比Rt0.2/Rm≤0.90，-40℃夏比冲击功＞190J，-60℃夏比冲击功＞180J，-40℃和-60℃纤维断面率＞95%，-40℃落锤剪切面积为100%，-60℃落锤剪切面积＞85%。

本发明薄规格X80管线钢的化学成分是这样确定的:

C：碳是影响低合金高强度管线钢力学性能的主要元素，当碳含量低于0.05%则强度低，含量高于0.08%时，则易使最终组织中出现粒状贝氏体，提高韧脆转变温度，也易导致钢板连铸过程中的中心偏析，恶化钢板1/2厚的组织，甚至引起钢板焊接后低温韧性的下降，本发明规定C含量为0.05～0.09%。