[发明专利]特宽厚壁低屈强比X80直缝焊管用钢及其生产方法

说明书

本发明公开特宽厚壁低屈强比X80直缝焊管用钢及其生产方法。钢中含有，C：0.045％～0.065％、Si：0.26％～0.40％、Mn：1.60％～1.80％、P≤0.010％、S≤0.0015％、Nb：0.04％～0.06％、Ti：0.008％～0.020％、Ni：0.10％～0.24％、Cu：0.16％～0.25％、Mo≤0.12％、Cr≤0.30％、Ni+Cu+Mo+Cr：0.45％～0.75％、Al：0.010％～0.030％、N：0.0010％～0.0040％，其余为Fe和不可避免的杂质。铸坯加热温度1190～1220℃，均热温度1170～1200℃；粗轧开轧温度1100～1140℃，精轧开轧温度810～840℃，开冷温度710～750℃。成品钢板厚度≥30mm、宽度≥4320mm，低温韧性和抗应变性良好。

技术领域

本发明属于低碳低合金钢技术领域，尤其涉及一种厚度≥30mm、宽度≥4320mm的X80级特宽、厚壁、低温韧性和抗应变性良好的热轧钢板及其生产方法；适于制作地质活跃区、寒冷地区、跨越区和海底悬空区等复杂环境条件下服役的大口径油气输送直缝焊管。

背景技术

长期以来，增大油气管道输送效率一直是管道输送领域追求的目标。随着石油和天然气消耗量的日益增加，提高管道输送效率的需求变得更为迫切。增大管道口径和输送压力是提高油气输送效率的重要措施；但必须以保证管道安全性为前提。为增大管道口径必须增加直缝焊管用钢的宽度；为保证安全性和提升输送压力要求钢板必须具有更高的强度、韧性和更大的厚度；而且，寒冷地区、地质活跃区、管道跨越区和深海等环境服役的管道还要求必须具有良好的抗应变性能和低温韧性，以满足恶劣服役环境的要求；因此，研制兼具特宽、厚壁、高强度、高韧性和良好抗应变性等综合技术特征的油气输送直缝焊管用钢成为油气管道建设的亟需。

技术特征和指标的复杂性、多样性显著增加了特宽厚壁低屈强比X80直缝焊管用钢的研发难度。首先，钢板宽度的增加，使轧制变形抗力增大，道次变形率受到限制，使晶粒细化和控制难度倍增，同时，钢板宽度增加，使钢板板形控制难度激增，对轧制变形和快速冷却的均匀性提出了更高要求；而钢板厚度增加将导致厚度截面温度梯度增加、恶化厚度方向的冷却和组织均匀性；其次，钢板的宽厚规格特征也会激化强度-塑性-韧性矛盾，进一步增加性能控制难度。

目前，国内外对油气输送用宽厚管线钢板有一些研究，经检索发现了部分专利和文献，但其所记载的内容与本发明的技术方案所述成分、生产方法、性能、产品类别和尺寸规格等方面存在明显差异。

CN107502836A公开了一种提高低温韧性的厚壁大口径高钢级管线钢及其制造方法，提供了一种X80级别大口径直缝焊管用宽厚板及其制造方法，所述钢板成分上采用较多的Mo(0.15％～0.20％)、Ni(0.25％～0.30％)设计，成本高；制造工艺上要求粗轧末道次压下率大于25％，对设备能力要求过高，不适于高强度宽规格管线钢的生产。

CN108396299A公开了一种X80管线钢宽厚板的生产方法，提供了一种X80管线钢宽厚板及其生产方法，采用低Si(0.10％～0.14％)和高温粗轧，不利于钢板的强化和晶粒细化。

CN107385326A公开了一种超细晶粒宽厚管线钢板的生产工艺，提供了一种宽厚管线钢的生产工艺，其铸坯加热温度低(1120～1140℃)，不利于元素特别是Nb的固溶；粗轧末道次压下率过大(≥26％)，对设备能力要求过高。

RU2270873(C1)公开了一种高性能海底输气焊接管道用钢板的生产方法，提供了一种海底管线钢板及生产方法，成分中加入较多Ni、Cu等元素，成本高；生产方法上要求轧后冷却速度35～55℃/s，工艺实现难度大。

洪良，左秀荣，姬颍伦等人在《材料研究学报》2018年第32卷1期发表了《厚规格X80管线钢低温断裂行为研究》，文中主要介绍了厚度27.2mm X80低温断裂韧性与微观组织结构的关系，强调针状铁素体对改善低温韧性的作用，产品厚度小，文中未涉及具体的生产工艺。