[发明专利]一种高锰管线钢及其制备方法

说明书

本发明的一种高锰管线钢及其制备方法，高锰管线钢成分按重量百分比为C 0.4～0.7％，Mn 13～17％，Mo 0.5～0.8％，Cr 0.9～1.1％，Si 0.2～0.4％，P≤0.010％，S≤0.003％，Al 0.02～0.03％，Nb 0.02～0.03％，V 0.03～0.06％，余量为Fe及不可避免杂质。制法步骤为：按高锰管线钢成分配比冶炼、浇铸成坯，将铸坯加热至1200～1250℃，保温1～2h，使合金元素完全固溶，组织充分奥氏体化；对保温后铸坯进行轧制，并控制开轧终轧温度与压下量，轧制完成后冷却至室温，获得高锰奥氏体管线钢。该方法工艺简单，制备的高锰管线钢具有极低的屈强比、较高的抗拉强度、均匀伸长率和优良的耐腐蚀性能，适合作为极端环境下的油气输送管线材料。

技术领域：

本发明属于金属材料轧制技术领域，具体涉及一种高性能高锰管线钢及其制造工艺，具体是指高强度、低屈强比、高均匀伸长率、生产工艺适用性强的耐腐蚀高锰管线钢及其制造工艺。

背景技术：

近年来，油气输送管道向着极地、海洋和地质非稳定区域延伸，输送管道面临冻土、洋流、地震带、泥石流、滑坡和大落差地段等存在大位移环境的威胁。

极地油气田、边远油气田、海上油气田和酸性油气田等恶劣环境油气田的开发，使提高长距离管道输送能力的经济性要求和应对恶劣环境的安全性要求成为当代管道工程面临的两大主要问题。

油气集输管线和油井管的失效形式主要表现为腐蚀失效，其中最主要的腐蚀介质是H₂S。中国大部分油田进入高含水开发期，对管材的腐蚀相当严重。统计调查表明，由于应力腐蚀和氢脆的突发性，危害性最大，常造成灾难性事故。因此开发具有优良的耐腐蚀性能的钢管用钢十分必要。

目前，高强度管线钢为典型的针状铁素体或贝氏体，屈强比较高，抗变形能力相对较弱。通过降低屈强比提高抗变形能力，而屈强比受显微组织软硬相比例影响较大。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种低成本的高锰管线钢及其制造方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高锰管线钢，其成分按重量百分比为C 0.4～0.7％，Mn 13～17％，Mo 0.5～0.8％，Cr 0.9～1.1％，Si 0.2～0.4％，P≤0.010％，S≤0.003％，Al 0.02～0.03％，Nb0.02～0.03％，V 0.03～0.06％，余量为Fe及不可避免杂质。

所述的高锰管线钢屈服强度580～630MPa，抗拉强度1050～1190MPa，屈强比0.5～0.6，高均匀伸长率、耐腐蚀，断后伸长率为40～50％，-40℃冲击功80～100J。

所述的高锰管线钢厚度为12～20mm。

本发明的高锰管线钢的组织为单相奥氏体组织。

一种高锰管线钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)按高锰管线钢成分配比冶炼、浇铸成坯，将铸坯加热至1200～1250℃，保温1～2h，使合金元素完全固溶，组织充分奥氏体化；

(2)对保温后铸坯进行轧制，开轧温度为1150～1200℃，终轧温度为830～930℃，总压下量控制在85～90％，轧制完成后冷却至室温，制得高锰管线钢。

所述的步骤(2)中，轧制过程模拟轧管工艺进行。

所述的步骤(2)中，制备的高锰管线钢在显微镜下观察的组织为单相奥氏体组织，其中存在大量的位错，ε-马氏体和孪晶等。

所述的步骤(2)中，冷却方式为空冷。