[发明专利]具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法

说明书

具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C 0.025～0.08％，Si 0.1～0.4％，Mn 1.1～1.6％，P≤0.02％，S≤0.003％，Cu≤0.2％，Ni 0.31～0.50％，Cr≤0.2％，Mo≤0.2％，Nb 0.04～0.08％，Ti 0.005～0.02％，Ca：0.001～0.005％，Al 0.02～0.05％，B≤0.0005％，N 0.001～0.006％，O≤0.005％，其余为Fe及夹杂；且，0.25％≤(C+Mn/6)≤0.33％，0.10％≤(Mo+Cr)≤0.40％。本发明针对寒冷地区天然气管线工程建设的需要，在‑60℃超低温下具有优异抗动态撕裂性能；管线钢的屈服强度Rt0.5≥485MPa，抗拉强度Rm≥570MPa，延伸率A_50.8≥15％；‑60℃冲击性能：冲击功AKV≥250J；‑60℃DWTT性能：断口剪切面积率SA％≥85％。

技术领域

本发明涉及管线钢，特别涉及一种具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法，在-60℃超低温环境下具有优异的冲击韧性和抗动态撕裂性能，可用于制造低温环境下服役的高频电阻焊(HFW)管线管，应用于寒冷地区的油气输送管道。

背景技术

管道运输是长距离输送石油天然气最经济、最高效的输送方式，工程常用的管线管有HFW焊管、螺旋缝埋弧焊管、直缝埋弧焊管。其中，HFW焊管以热轧带钢为制管原材料，带钢经排辊成型后，在高频电流的集肤效应和邻近效应下，边缘发生融化，随后在挤压辊的作用下压力焊接制成焊管，HFW焊管具有原料成本低、生产效率高的优势，在管线工程中得到了广泛应用，逐渐向厚壁、高强、低温高韧性发展。

随着能源需求的增加，油气开采地远离终端用户，输送管道途经恶劣环境，在极寒地区的管线服役温度低至-45℃，设计要求管线管具有优异的低温韧性。落锤撕裂试验(DWTT)作为检验管线钢低温抗动态撕裂性能的关键指标，是制造低温HFW管线管用热轧带钢的重要技术难点，行业标准API Spec 5L要求，在规定温度下进行DWTT试验时，试样的的断口剪切面积率均值应在85％及以上，因此，管线行业通常将85％FATT(FractureAppearance Transition Temperature)作为DWTT试验的韧脆转变温度，该转变温度应低于工程应用设计的最低服役温度。当管线钢壁厚增加时，满足低温DWTT性能的难度会显著增加，需从组织设计角度出发，通过成分和工艺的匹配，合理控制显微组织的相比例，获得均匀、细化的高韧性铁素体和针状铁素体组织。

中国专利号200880006850.5公开了“低温韧性优异的管线管用高强度热轧钢板及其制造方法”，该专利重点强调了显微组织的的特性，板厚中部与板面平行的{211}面与{111}面的X射线衍射强度比为1.1以上，Nb和/或Ti的碳氮化物析出物的密度为10¹⁷～10¹⁸个/cm³。在产品实现途径上采用15～50℃/s的冷却速度，在450～650℃进行卷取，钢板的低温韧性表现在DWTT试验的85％FATT为-20至-35℃。

国际专利WO2009145328公开了一种具有X80以上强度兼具低温韧性和延展性破坏停止性能的管线管用热轧钢板的制造方法，其显微组织中以平均粒径1～3nm且平均密度为3～30×10²²个/m³的方式分散含有包含Nb的析出物，含有以百分比计为50％以上的粒状贝氏体铁素体和/或准多边形铁素体，还含有包含Ti氮化物的析出物，其平均当量圆直径为0.1～3μm，且含有以其个数计为50％以上的包含Ca、Ti和Al的复合氧化物。该专利产品的卷取温度为500～650℃以确保微合金化元素析出，其85％FATT在-20至-40℃范围。

中国专利201110179945.0公开了一种通过薄板坯连铸连轧生产具有优异低温韧性X65管线钢带钢的方法，该专利采用了较高的Cr含量(0.20～0.35％)，并通过添加V提高强度，未添加Ni、Mo元素，工艺上采用450～550℃卷取，具有较好的低温韧性，DWTT试验的韧脆转变可低至-40℃。