CN101906569A

CN101906569A - 一种热处理方法制备的抗大变形管线钢及其制备方法

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Publication number: CN101906569A
Application number: CN2010102665393A
Authority: CN
Inventors: 尹雨群; 左秀荣; 姜金星; 牛胜玺; 赵晋斌; 王振伟; 胡跃跃; 李如涛
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: CN101906569B

Abstract

本发明公开了一种热处理方法制备的抗大变形管线钢及其制备方法，该钢化学成分为：0.02≤C≤0.12％，0.5≤Mn≤2.0％，Si≤0.25％，P≤0.02％，S≤0.01％，Nb≤0.11％，V≤0.08％，Ti≤0.05％，Al≤0.06％，N≤0.012％，Cu≤0.50％，Cr≤0.60％，Mo≤0.50％，Ni≤0.60％，B≤0.005％，Ca≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质，0.3％≤CE_IIW≤0.45％，CE_Pcm≤0.2％。制造方法为：在热处理炉中加热钢至700-950℃，保温时间为6-15min，以1-400℃/s的速率冷却到室温，同时进行室温至500℃回火，得到铁素体第一相加贝氏体、马氏体、退化珠光体或它们的任意混合物为第二相的钢。该钢具有高抗拉强度、低屈服强度、低屈强比、高均匀延伸率、高应变硬化指数，从而具有良好的强韧性和变形性能。

Description

一种热处理方法制备的抗大变形管线钢及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种管线钢，具体地说是一种热处理方法制备的抗大变形管线钢及其制备方法。

背景技术

由于油气输送管道不断向永久冻土或地震区域延伸，对抗大变形管线钢管的需求进一步增加。在这些区域敷设管线时，地层移动可能引起钢管较大应变，因此，所用管线钢必须具有防止局部弯曲和管线对接环焊缝断裂的变形能力。提高油气输送管线用钢管抗变形能力的方法是增加钢管的壁厚，但这势必增加管的建设成本，采用具有抗大变形钢管可以在不增加壁厚的前提下获得高的钢管抗变形能力。

高性能管线钢的组织经历了铁素体-珠光体型、针状铁素体型、粒状贝氏体型和下贝氏体型等类型组织的转变。双相钢具有较高应变硬化能力和优良可变形性，通过控制铁素体-贝氏体/马氏体组织的比例及分布得到的双相钢具有良好的强韧性和变形性能，在抗大变形管线钢中具有广阔的应用前景。双相钢通常合金元素含量较低、淬透性差，但在奥氏体和铁素体两相区加热，奥氏体区富碳，随后冷却过程中转变成马氏体或贝氏体，最终组织为在韧性优良的铁素体基底上分布硬度高的马氏体或贝氏体。双相钢由于其独特的组织特征，与相似强度的低合金钢相比，具有高抗拉强度、低屈服强度、高延伸率等特性。制备双相钢的临界区热处理工艺决定了其后形成的相的种类、数量及分布，从而影响其后的性能，回火会改变双相钢的碳分布，从而改变其性能，双相钢临界区热处理前的组织状态决定了双相钢马氏体的形态及数量，最终影响其性能。管线钢中铬可增加奥氏体淬透性，降低铁素体的屈服强度，有利于获得低屈强比的双相钢；元素铝可增加奥氏体的稳定性，促使铁素体从奥氏体中析出并对珠光体的形成具有强烈的阻碍作用；双相钢热轧过程中铌推迟再结晶，细化铁素体和淬火后的马氏体晶粒，提高双相钢的强度同时改善其塑韧性；V和Ti是强碳化物形成元素，由于容易和C、N原子结合生成二次相，故可以起到细化晶粒和弥散强化的作用。

目前双相管线钢均采用轧制方式生产，未见有采用热处理工艺生产双相管线钢的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种热处理方法制备的抗大变形管线钢及其制备方法，本发明采用临界区热处理工艺生产双相钢，由于双相钢具有较高的应变硬化指数、较大的均匀延伸率和较低的屈强比，因而采用双相钢制成的抗大变形管线钢具有比普通管线钢更高的抗变形能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种热处理方法制备的抗大变形管线钢，其特征在于：该钢中化学成分的质量百分数为：0.02≤C≤0.12％，0.5≤Mn≤2.0％，Si≤0.25％，P≤0.02％，S≤0.01％，Nb≤0.11％，V≤0.08％，Ti≤0.05％，Al≤0.06％，N≤0.012％，Cu≤0.50％，Cr≤0.60％，Mo≤0.50％，Ni≤0.60％，B≤0.005％，Ca≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中0.3％≤CE_IIW≤0.45％，CE_Pcm≤0.2％；

C E_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Cu + Ni}{15}

{CE}_{Pcm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn + Cu + Cr}{20} + \frac{Ni}{60} + \frac{Mo}{15} + \frac{V}{10} + 5 B .

本发明中，Mo的质量百分数为0.01-0.5％；Cr的质量百分数为0.01-0.5％；Ni的质量百分数为0.01-0.5％；Nb的质量百分数为0.01-0.11％。Nb+V+Ti的质量百分数为0.02-0.24％。Cr+Cu+Ni的质量百分数为0.02-1.7％。

本发明钢中包括第一相和第二相，其中铁素体为第一相，马氏体、贝氏体、退化珠光体或它们的任意混合物为第二相；铁素体的体积分数为10-90％；铁素体晶粒平均直径为4-12μm。

一种热处理方法制备的抗大变形管线钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：在热处理炉中加热钢至700-950℃，保温时间为6-15min，以1-400℃/s的速率冷却到室温。在热处理炉中加热温度可以为730-880℃。

一种热处理方法制备的抗大变形管线钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：在热处理炉中加热钢至700-950℃，保温时间为6-15min，以1-400℃/s的速率冷却到室温，并进行100-500℃回火。在热处理炉中加热温度可以为730-880℃。

本发明制备的抗大变形管线钢中铁素体为第一相，贝氏体、马氏体、退化珠光体或它们的任意混合物为第二相，该钢由第一相加第二相组成。其中：铁素体的体积分数为10-90％，铁素体晶粒平均直径为4-12μm。上述方法制备的抗大变形管线钢的屈强比小于0.80，均匀变形伸长率大于10％。

本发明中抗大变形管线钢钢板厚度为10-25μm，由该钢板形成钢管。

本发明所述的热处理方法制备的抗大变形管线钢具有高抗拉强度、低屈服强度、低屈强比、高均匀延伸率、高应变硬化指数，从而具有良好的强韧性和变形性能。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、合金元素含量低，成本低廉；2、抗大变形管线钢具有较高的应变硬化指数、较大的均匀延伸率和较低的屈强比，因而具有比普通管线钢更高的抗变形能力。

本发明采用临界区热处理工艺生产抗大变形管线钢，具有较高的应变硬化指数、较大的均匀延伸率和较低的屈强比，因而具有比普通管线钢更高的抗变形能力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。一种热处理方法制备的抗大变形管线钢，实施例中抗大变形管线钢的化学成分如表1所示，满足0.3％≤CE_IIW≤0.45％，CE_Pcm≤0.2％；Nb+V+Ti的质量百分数为0.02-0.24％，Cr+Cu+Ni的质量百分数为0.02-1.7％。热处理工艺如表2所示，抗大变形管线中铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3所示。

实施例1

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例1所示。在热处理炉中按表2实施例1所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例1所示。

实施例2

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例2所示。在热处理炉中按表2实施例2所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例2所示。

实施例3

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例3所示。在热处理炉中按表2实施例3所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例3所示。

实施例4

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例4所示。在热处理炉中按表2实施例4所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例4所示。

实施例5

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例5所示。在热处理炉中按表2实施例5所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例5所示。

实施例6

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例6所示。在热处理炉中按表2实施例6所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例6所示。

实施例7

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例7所示。在热处理炉中按表2实施例7所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例7所示。

实施例8

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例8所示。在热处理炉中按表2实施例8所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例8所示。

实施例9

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例9所示。在热处理炉中按表2实施例9所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例9所示。

实施例10

热处理方法制备的抗大变形管线钢中各元素的质量分数如表1中实施例10所示。在热处理炉中按表2实施例10所示保温温度、保温时间、冷却速度及回火温度进行处理。铁素体体积百分数、晶粒平均直径及性能如表3实施例10所示。

本发明采用临界区热处理工艺生产抗大变形管线钢，具有高抗拉强度、低屈服强度、低屈强比、高均匀延伸率、高应变硬化指数，从而具有良好的强韧性和变形性能，因而具有比普通管线钢更高的抗变形能力。

Claims

1.一种热处理方法制备的抗大变形管线钢，其特征在于：该钢中化学成分的质量百分数为：0.02≤C≤0.12％，0.5≤Mn≤2.0％，Si≤0.25％，P≤0.02％，S≤0.01％，Nb≤0.11％，V≤0.08％，Ti≤0.05％，Al≤0.06％，N≤0.012％，Cu≤0.50％，Cr≤0.60％，Mo≤0.50％，Ni≤0.60％，B≤0.005％，Ca≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中0.3％≤CE_IIW≤0.45％，CE_Pcm≤0.2％；

C E_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Cu + Ni}{15}

{CE}_{Pcm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn + Cu + Cr}{20} + \frac{Ni}{60} + \frac{Mo}{15} + \frac{V}{10} + 5 B .

2.根据权利要求1所述的热处理方法制备的抗大变形管线钢，其特征在于：Mo的质量百分数为0.01-0.5％；Cr的质量百分数为0.01-0.5％；Ni的质量百分数为0.01-0.5％；Nb的质量百分数为0.01-0.11％。

3.根据权利要求1所述的热处理方法制备的抗大变形管线钢，其特征在于：Nb+V+Ti的质量百分数为0.02-0.24％。

4.根据权利要求1所述的热处理方法制备的抗大变形管线钢，其特征在于：Cr+Cu+Ni的质量百分数为0.02-1.7％。

5.根据权利要求1所述的热处理方法制备的抗大变形管线钢，其特征在于：该钢包括第一相和第二相，其中铁素体为第一相，马氏体、贝氏体、退化珠光体或它们的任意混合物为第二相；铁素体的体积分数为10-90％；铁素体晶粒平均直径为4-12μm。

6.一种权利要求1所述抗大变形管线钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：在热处理炉中加热钢至700-950℃，保温时间为6-15min，以1-400℃/s的速率冷却到室温。

7.根据权利要求6所述的抗大变形管线钢的制备方法，其特征在于：在热处理炉中加热温度为730-880℃。

8.一种权利要求1所述抗大变形管线钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：在热处理炉中加热钢至700-950℃，保温时间为6-15min，以1-400℃/s的速率冷却到室温，并进行100-500℃回火。

9.根据权利要求8所述的抗大变形管线钢的制备方法，其特征在于：在热处理炉中加热温度为730-880℃。