[发明专利]抗氢致开裂的X80级管线钢的生产方法

说明书

本发明公开了一种抗氢致开裂腐蚀的X80级管线钢的生产方法，属于金属材料技术领域。它包括的工艺流程为转炉冶炼、真空Si‑Ca处理、浇注成坯、铸坯加热、粗轧、精轧、冷却和卷曲，铸坯的组分及质量百分比含量为：C：0.02～0.04％、Si：0.20～0.23％、Mn：0.60～0.80％、Cu：0.20～0.30％、Cr：0.30～0.45％、Mo：0.20～0.25％、Nb：0.03～0.05％、V：0.02～0.03％、Ti：0.01～0.02％，P≤0.005％、S≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质；并对铸坯加热温度，粗轧温度，精轧温度及冷却方式进行控制，制备得到了成本低，且抗HIC性能良好的X80级管线钢。

技术领域

本发明涉及管线钢，属于金属材料技术领域，具体地涉及一种抗氢致开裂腐蚀的X80级管线钢的生产方法。

背景技术

进入二十一世纪以来，随着全球能源结构的调整，石油、天然气的需求量日益增加。与此同时。石油和天然气的长距离输送管道也向着高钢级、高压、大口径方向发展。长输管线用钢，不仅要求高强度、高韧性和良好的焊接性，还要求具有良好的抗氢致开裂(HIC)性能。

氢致开裂是指金属材料处在含有H₂S的介质环境中，由于电化学腐蚀过程中析出的氢原子进入材料内部，在沿轧制方向延伸的MnS夹杂与基体的界面等缺陷处聚集成氢分子而产生很高的压力，并在这些缺陷处因应力集中出现的裂纹，这些裂纹的形成与扩展最终会导致管线钢发生破坏性断裂。

管线钢抗HIC性能与钢的纯净度、成分偏析、夹杂物的控制和显微组织的均匀性有关。可以通过降低钢中P、S的含量等措施可提高钢质的纯净度、通过降低钢中Mn等容易产生偏析的合金元素的含量和合适的连铸工艺可降低钢的成分偏析，通过钙处理改变硫化物的形状等措施可减少钢中夹杂物的不利影响，通过采用合理的合金涉及和采用控轧、控冷工艺可提高钢的组织的均匀性。

抗HIC管线钢中通过严格控制Mn的含量。这是由于Mn很容易与钢中的S结合形成MnS夹杂，而MnS夹杂是引起HIC裂纹的主要原因之一；另外Mn在凝固过程中很容易产生偏析，并会影响相变后组织的均匀性和抗HIC性能。一般抗HIC管线钢中Mn含量不宜超过1.2％。但是Mn含量较低时，添加较多的Cr、Ni、Mo，会在钢中产生较多的低温硬相，不仅对低温韧性不利，对抗HIC性能也不利。

中国发明专利申请(申请公开号：CN103469098A，申请公开日：2013-12-25)公开了一种具有良好抗HIC性能的X80管线钢及其生产方法，它的化学成分为：C：0.03～0.06％、Si：0.10～0.30％、Mn：1.10～1.40％、P:0～0.015％、S:0～0.004％，Nb：0.07～0.09％、Ti：0.005～0.020、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Ni：0.05～0.30、Cu：0.05～0.30％、Als：0.015～0.050％。铸坯再加热温度1150～1200℃，粗轧终轧温度为980～1020℃，精轧总压下量大于60％，精轧终轧温度为850～900℃，热轧后立即以≥15℃/s的冷却速度冷却至450～500℃卷取。本发明可减小成分偏析和组织偏析，提高组织的均匀性，避免低温相带状组织，并获得了细小、均匀的组织，保证了卷板最终优异的综合力学性能和抗HIC性能。

中国发明专利申请(申请公开号：CN106834932A，申请公开日：2017-06-13)公开了一种低碳X80管线钢板卷及其制造方法，其化学成分质量百分比为：C≤0.035％，1.60％≤Mn≤1.90％，Si≤0.30％，0.05％＜Nb≤0.075％，0.010％≤Ti≤0.020％，0.20％≤Mo≤0.30％，0.20％≤Ni≤0.60％，0.15％≤Cu≤0.30％，0.15％≤Cr≤0.30％，S≤0.0025％，P≤0.0100％，N≤0.0040％，其中0.60％≤Mo+Cr+Cu+Ni≤1.10％；显微组织含针状铁素体大于90％，粒状贝氏体含量小于5％；屈服强度典型值为580MPa，抗拉强度典型值680MPa，-30℃下比型冲击功典型值为400J。