[发明专利]具有良好抗应变时效性能的X80管线钢、管线管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材，尤其涉及一种管线钢。本发明还涉及了一种由该管线钢制成的管线管及其制造方法。

背景技术

由于极寒冷地区的温度十分低，因此，应用于该地区的管线管需要具备良好的低温韧性，例如，需要通过-45℃的落锤撕裂试验(Drop-Weight Tear Test，DWTT)，以满足极低温度下抗韧性断裂的要求。同时，由于极寒地区存在着永久冻土带，地面随着气候的变化会有起伏升降，埋设于这种地区的管道通常需要根据管道的应变来进行设计，也就是说，在这一地区内的管道必须具有良好的抗应变性能。

在管线管生产过程中，一般先由钢板冷成型制成钢管，然后进行热涂防腐层。涂覆过程一般在180-250℃温度下进行5-10min，这个过程中会发生应变时效，即钢中溶质元素容易扩散并与位错交互所用，形成柯氏气团钉扎位错，造成钢的韧性和塑性的降低，因此应变时效会改变钢管的性能，使得钢板的抗应变能力下降。为此，冻土地区基于应变设计的管线管还要具有良好的抗应变时效能力。

公开号为CN101611163A，公开日为2009年12月23日，名称为“具有优良的抗应变时效性的低屈服比双相钢管线管”的中国专利文献公开了一种双相钢管线管。该专利文献所公开的双相钢管线管包括(以质量百分比含量计)：0.05-0.12％的碳；0.005-0.03％的铌；0.005-0.02％的钛；0.001-0.01％的氮；0.01-0.5％的硅；0.5-2.0％的锰；和总量少于0.15％的钼、铬、钒和铜。该双相钢具有由铁素体构成的第一相和包含选自碳化物、珠光体、马氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、上贝氏体和退化上贝氏体中的一种或多种组分的第二相。在第一相中的溶质碳的质量百分比含量为约0.01％或更少。但是上述中国专利文献所公开的双相钢既没有涉及基于应变设计要求的抗大应变性能，也不具备满足抗极低温度断裂韧性要求的DWTT性能。

公开号为CN103572025A，公开日为2014年2月12日，名称为“一种低成本X52管线钢的生产方法及管线钢”的中国专利文献。此专利文献记载了一种一种抗应变时效的管线钢及其制造方法。该制造方法包括将铁水进行脱硫、转炉冶炼、连铸成管线钢连铸坯，还包括将所述管线钢连铸坯均热至1160-1200℃、利用粗轧机对所述管线钢连铸坯进行3-7道次粗轧，得到中间坯、利用精轧机对中间坯进行4-7道次精轧，最后以50-100℃/s的冷却速度将精轧后的管线钢快速冷却至550-610℃，卷取后获得管线钢成品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好抗应变时效性能的X80管线钢，其具有优异的抗低温断裂韧性，优良的基于应变设计的抗大变形性能和良好的抗应变时效性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种具有良好抗应变时效性能的X80管线钢，其化学元素质量百分比含量为：

C：0.02-0.05％；

Mn：1.30-1.70％；

Ni：0.35-0.60％；

Ti：0.005-0.020％；

Nb：0.06-0.09％；

Si：0.10-0.30％；

Al：0.01-0.04％；

N≤0.008％；

P≤0.012％；

S≤0.006％；

Ca：0.001-0.003％；

其余为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的具有良好抗应变时效性能的X80管线钢中的各化学元素的设计原理为：

碳：C元素作为间隙原子在钢中固溶，其能够起固溶强化的作用。由C元素所形成的碳化物，还能够起到沉淀强化的作用。但是在本技术方案中，含量过高的C会对钢的韧性和焊接性能产生不利的影响。为了保证优良的低温韧性，本发明所述的X80管线钢中的C含量应该控制在0.02-0.05％范围之间。

锰：Mn是低合金高强钢的基本合金元素，其能够通过固溶强化来提高钢材的强度，其还可以补偿钢中因C含量降低而引起的强度损失。Mn还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于钢板在冷却时获得细小的相变产物，从而提高钢的韧性。因此，在本发明的技术方案中，需要控制Mn的质量百分比含量为1.30-1.70％。

镍：Ni是重要的韧化元素。添加一定量的Ni元素可以提高钢的强度，更重要的是，Ni还可以降低钢的韧脆转变温度点，从而提高钢在低温条件下的韧性。为此，本发明所述的X80管线钢中的Ni的含量限定为0.35-0.60％。