[发明专利]低温环境用高强韧低屈强比调质钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体地指是一种低温环境用高强韧低屈强比调质钢板及其制备方法。

背景技术

石油、天然气是国民经济发展的重要能源，在能源消费中的比重日益增加。当前管道输送依然是石油、天然气最为经济、安全、高效的长距离输送方式。随着油气资源勘探开发向包括极地在内的高纬度、高寒带地区逐步推进，低温环境中长距离输送管道用钢的开发成为热点。

低温环境中长距离输送管线在承压状态下穿行于地质构造复杂、气候条件低寒的季节型或常年型冻土层。冻土层指零摄氏度以下的含有冰的各种岩石和土壤，其强度性能对温度极为敏感。

为避免冻土层由温度变化诱发的冻胀和融沉，保证冻土层敷设管道的运输安全性，要求该区域使用的管线钢具有低的屈强比以获得充足的形变裕度。针对冻土层管道高压输送迫切需要，开发具有高强度、高韧性、低屈强比和良好焊接性能的管线钢对于满足工程需要具有重要意义。

长期以来，天然气输送管道的设计标准主要遵循基于应力的设计准则，即要求保证管道所受载荷产生的应力小于管材的屈服应力乘以设计系数。该设计方法保证管道的实际承载能力处于安全合理的范围，为常规管道设计工作提供了较好的安全保障。

随着易开采油气资源的逐渐枯竭，勘探开发已开始向包括极地在内的高纬度、高寒带地区逐步推进。低温环境中长距离输送管线在承压状态下穿行于地质构造复杂的冻土层，由于温度变化引发的冻土层强度变化有可能引起管道形状变化。按照基于应力的设计准则，该情况发生时管道承受压力不超过设计要求，但是管道的异常形变则有可能导致强度时效，诱发安全事故。因此，为保证含冻土层区域敷设管道的运输安全性，要求管线钢必须在具有优异强韧性的基础上同时具有低的屈强比，从而保证管道具有充足的形变裕度。

常规的高强度管线钢均采用TMCP技术生产，即采用两阶段控轧技术进行轧制，并通过冷却速度控制获得设计的组织。该方法通过提高冷速可以获得细化的相变组织，且保留了轧制过程中产生的高位错密度，较容易获得高强度性能的管线钢。但是该方法生产的管线钢屈强比较高，且随着强度的升高屈强比也呈现增加趋势。高的屈强比意味着钢在屈服点以上进行塑性变形的能力弱化，不适合基于应变设计准则的要求。

经检索，申请号为CN201110150172、CN20110328126、CN201310183600、CN20130733707、CN201410665149涉及的调质管线钢板采用Ni+Mo或Ni+Mo+B体系，生产成本较高。上述专利涉及的钢板均采用中厚板或宽厚板轧机单张生产，其生产效率较低，且钢板厚度精度控制水平较低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种低温环境用高强韧低屈强比调质钢板及其制备方法，本发明采用合理的成分设计和制造技术，研制出的钢板具有优良的低温强韧性和低屈强比性能。

为实现上述目的，本发明提供的低温环境用高强韧低屈强比调质钢板，其特征在于：它的化学成分重量百分比为：C：0.045-0.068％；Si：0.13-0.25％；Mn：1.55-1.74％；P≤0.020％；S≤0.0015％；Cr：0.25-0.33％；Cu：0.14-0.21％；Ni：0.18-0.25％；Nb：0.035-0.044％；V：0.033-0.049％；Ti：0.010-0.016％；其它为Fe及不可避免的杂质。

作为优选方案，本发明提供的低温环境用高强韧低屈强比调质钢板，其特征在于：它的化学成分重量百分比为：C：0.052％；Si：0.18％；Mn：1.65％；P：0.019％；S：0.0013％；Cr：0.28％；Cu：0.18％；Ni：0.22％；Nb：0.042％；V：0.038％；Ti：0.015％；其它为Fe及不可避免的杂质。

本发明还提供一种制备上述的低温环境用高强韧低屈强比调质钢板的方法，其特征在于：该方法的关键工艺参数控制如下：

(1)板坯再加热温度为1160-1190℃，粗轧终轧温度为1010-1030℃，粗轧阶段累压下率≥80％，精轧终轧温度为850-880℃，钢卷冷却方式为空冷；

(2)热轧钢卷经开平成热轧钢板，其采用淬火和中温回火工艺获得调质型钢板；

(3)淬火温度为880-910℃，淬火保温时间1.5-1.8min/mm×t，回火温度为505-545℃，回火保温时间1.5-1.8min/mm×t；所述t为板厚，单位mm；

(4)调质钢板的组织类型为回火贝氏体+准多边形铁素体+M/A岛；