[发明专利]经济型耐时效高应变析出强化管线钢及其生产方法

说明书

本发明提供了一种经济型耐时效高应变析出强化管线钢及其生产方法，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.045％～0.070％、Si：0.26％～0.45％、Mn：1.65％～1.85％、P≤0.012％、S≤0.002％、Nb：0.035％～0.075％、Ti：0.012％～0.025％、V：0.01％～0.04％、Ni：0.12％～0.22％、Cu：0.15％～0.29％、Ni/Cu≥0.7、Cr：＜0.30％、Al：0.010％～0.025％、N:0.0010％～0.0045％，所述管线钢CE_Pcm控制在0.165％～0.190％，其中，CE_Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，余量为铁和不可避免的杂质。所述钢板经250℃保温1h时效后，纵向屈服强度可达到450～550MPa，纵向抗拉强度达到650～730MPa，纵向均匀延伸率U_EL≥9％，纵向屈强比不超过0.75，纵向应变硬化指数n≥0.10。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及经济耐时效高应变析出强化管线钢及其生产方法。

背景技术

随着油气资源需求的不断增大和陆路油气资源的减少，石油天然开采不断向复杂恶劣的环境发展。例如，寒冷地区、地质复杂活跃地区及海洋等，其中，寒冷地区昼夜温差大、地质活跃地区地壳运动频率高、海洋环境海流频繁、水压高及海底凹凸不平等对在复杂恶劣环境服役的油气采输用钢管提出了更高的技术要求。

用于制作复杂环境服役钢管的管线钢板需要满足横纵向均具有高强度、高韧性且兼具高均匀延伸率、低屈强比、高应变硬化率、低时效敏感性等高应变性能；而且，为提升输量压力和安全性或满足深水服役需求，要求钢板具有更大的厚度；但是，厚度增加将导致钢板生产时厚度截面温度梯度增加、厚度方向微观组织和性能均匀性降低、强度-韧性矛盾激化、止裂韧性控制难度显著增加等诸多难题。复杂多样的技术指标要求显著增大了高塑变管线钢板的设计和制造难度。同时，降低成本和提高经济性也是该类产品设计和研究的重要发展方向之一。

目前，国内外对高应变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技术方案所述成分、生产方法、性能、产品类别等方面存在明显差异。

专利文献《NbC纳米颗粒强化X80塑性管用钢板及其制造方法》（公开号：CN109023069A）公开了一种X80级塑性管用钢板及其生产方法，成分中贵重合金Nb（0.07%~0.15％）含量高，经济性不足；生产方法方面在钢板完成控轧控冷之后需要采用高温固溶+中温等温工艺达到NbC强化效果，工序复杂，能耗和成本高，制造周期长。

专利文献《一种X80M深海抗应变管线钢板及轧制工艺》（公开号：CN109234623B）公开的深海管线钢板，成分中采用高Ni（0.65%~0.85％）、高Mo（0.31%~0.36％）的设计方案，合金含量和成本过高。

专利文献《高止裂、抗应变时效脆化特性的耐海水腐蚀钢板及其制造方法》（公开号：CN109423572B）公开的性的耐海水腐蚀钢板其成分中采用高Ni（0.60%~1.00％）、高Cu（0.90%~1.20％）设计，同时在钢板控轧控冷后采用过时效回火处理，促进ε-Cu析出；合金添加量高、工序多。

专利文献《具有优异低温韧性和低屈强比的管线用钢》（公开号：KR2119975B1）公开了管线钢板及生产方法，其管线钢成分中加入较多Nb（0.08%~0.12％）、Mo（0.20%~0.40％）等元素，成本偏高。

文献：《X70级大壁厚海底管线钢板的研制开发》（《中厚板》第22卷2期，张志军，张海军）公开了厚度30.8mm的X70海底管线用钢板，成分中未公开Nb、Ti、Mo、Ni元素的含量；非再结晶区变形温度高（≥800℃），终冷温度（≥540℃），钢板屈强比较高，塑变性不足。

综上所述，现有技术对细小析出强化的经济耐时效高应变管线钢的研究尚有不足。

发明内容