CN102162072A

CN102162072A - 超高强度x100管线钢及其生产方法

Info

Publication number: CN102162072A
Application number: CN 201110062241
Authority: CN
Inventors: 赵文贵; 王炜; 杨汉; 华燕平; 镇凡; 曲锦波
Original assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-08-24

Abstract

本发明涉及一种超高强度X100管线钢及其生产方法。该管线钢包括按重量百分比计的如下组分：C 0.02～0.08％、Si≤0.6％、Mn 1.50～2.50％、S≤0.003％、P≤0.015％、Nb 0.04～0.10％、V≤0.10％、Ti 0.005～0.03％、Alt≤0.06％、N≤0.01％、O≤0.006％、Mo 0.20～0.60％、Cu≤0.50％、Ni 0.1～1.0％、Cr 0.1～1.0％、Ca≤0.01％以及铁和不可避免的杂质元素；其生产工艺包括热轧板生产、控制轧制和控制冷却等工序。本发明采用了适宜的奥氏体再结晶区终止轧制温度和奥氏体非再结晶区开始轧制温度，从而生产出具有优异综合性能的超高强度X100管线钢，并可提高生产效率和生产安全性，并节约成本。

Description

超高强度X100管线钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种管线钢及其生产工艺，特别涉及一种超高强度X100管线钢及其生产工艺。

背景技术

管道输送已经成为当今世界公认最经济、最安全的石油、天然气运输方式。随着人类对能源的需求日益增长，管道铺设量也在迅速增加，目前全世界输送管道总长度已经超过了200万公里，而我国也已铺设了2万多公里的油气管道。预计在未来十年内我国还将建设长输管线总长度达到10～20万公里的油气管道。随着管道铺设长度的增加和输送压力的提高，对管道用钢的等级要求越来越高，而X100管线钢在材料节约、减少施工量、降低成本和提高输送压力等方面上的优势，可使长距离油气管线成本节约5～12％，巨大的经济效益使之越来越受人们关注。

在美国、日本和欧洲的一些专利中(美国专利US20030217795、日本专利JP2003306749A、欧洲专利EP1354973和EP1020539)，都涉及了X100管线钢的主要组分和制造方法，但都采用了Mg、Al氧化物或氮化物冶金等难度大的复杂技术，给工业生产带来了很大的难度和增加了生产成本。公开号为CN100398684C的发明专利中尽管在钢的成分设计上舍弃了美国、日本和欧洲相关专利中采用Mg、Al氧化物或氮化物冶金的复杂技术，但在控制轧制技术方面，较低的奥氏体非再结晶区开始轧制温度(800～900℃)使得低温区的轧制温度较低，再加上X100管线钢本身有很高的强度，因此，这种生产工艺给轧制力较弱的生产线带来了很大的挑战。公开号CN101407894的发明专利虽然克服了宝钢前述相关专利中关于奥氏体非再结晶区开始轧制温度较低的问题，但又出现了奥氏体再结晶区终止轧制温度较高(1000～1080℃)的新问题，由于较高的温度易于使发生再结晶的晶粒迅速长大和粗化，这将不利于X100管线钢综合性能的提高。

因此，目前急需发展出一种既具有超高强度，且生产工艺又比较经济、稳定和安全的X100管线钢。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超高强度X100管线钢及其生产方法，从而解决现有X100管线钢成分比较复杂、生产成本高、制造技术难度大及其冲击韧性和焊接性能稍差的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超高强度X100管线钢，其特征在于，它包括按重量百分比计的如下组分：C 0.02～0.08％、Si≤0.6％、Mn 1.50～2.50％、S≤0.003％、P≤0.015％、Nb 0.04～0.10％、V≤0.10％、Ti 0.005～0.03％、Alt≤0.06％、N≤0.01％、O≤0.006％、Mo 0.20～0.60％、Cu≤0.50％、Ni 0.1～1.0％、Cr 0.1～1.0％、Ca≤0.01％以及铁和不可避免的杂质元素。

如上所述的超高强度X100管线钢的生产工艺，其特征在于，该工艺包括热轧板生产工序、控制轧制工序和控制冷却工序；

其中，在热轧板生产工序中，是取具有与所述超高强度X100管线钢具有相同组分的板坯加热至1100～1250℃；

在控制轧制工序中，分别控制奥氏体再结晶区轧制的终止温度为900～1050℃，奥氏体非再结晶区轧制的开始温度为850～950℃以及终止轧制温度为750～880℃；

控制冷却工序中，控制终止冷却温度为250～550℃，冷却速度为5～30℃/s。

采用本发明涉及的成分及相关的生产工艺生产的超高强度X100管线钢的显微组织主要是贝氏体铁素体和少量的第二相组织，各相组织比例适当，产品的综合性能优良，例如，其具有优异的低温冲击韧性，在-40℃时的夏比冲击功约为200J。

与现有技术相比，本发明的优点在于：舍弃了现有技术中采用Mg、Al氧化物或氮化物冶金等难度大的复杂技术，同时采用了比较适中的奥氏体再结晶区终止轧制温度和奥氏体非再结晶区开始轧制温度，从而生产出具有优异综合性能的超高强度X100管线钢，既提高了生产效率和节约了成本，同时还提高了生产的安全性。

附图说明

图1为实施例1中超高强度X100管线钢的显微组织照片；

图2为实施例3中超高强度X100管线钢的显微组织照片；

图3为实施例1中超高强度X100管线钢的应力应变曲线；

图4为实施例3中超高强度X100管线钢的应力应变曲线。

具体实施方式

以下结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1

该超高强度X100管线钢由以下组分组成(wt％)：C 0.02～0.06％，Si≤0.3％，Mn 1.50～1.90％，S≤0.003％，P≤0.015％，Nb 0.04～0.06％，V≤0.06％，Ti 0.005～0.02％，Alt≤0.06％，N≤0.01％，O≤0.006％，Mo 0.20～0.40％，Ni 0.1～0.3％，Cr 0.1～0.3％，其余为铁和不可避免的杂质。

该超高强度X100管线钢的生产工艺包括热轧板生产工序、控制轧制工序和控制冷却工序；

在热轧板生产过程中，板坯加热温度：1100～1170℃；

控制轧制过程中，奥氏体再结晶区控制的终止温度：900～970℃，奥氏体非再结晶区控制轧制的开始温度：850～880℃，终止轧制温度：750～830℃；

控制冷却过程中，终止冷却温度：250～550℃，冷却速度：5～30℃/s。

实施例2

该超高强度X100管线钢由以下组分组成(wt％)：C 0.065～0.08％，Si≤0.6％，Mn 1.95～2.50％，S ≤0.003％，P≤0.015％，Nb 0.065～0.1％，V≤0.10％，Ti 0.025～0.03％，Alt≤0.06％，N≤0.01％，O≤0.006％，Mo 0.45～0.60％，Ni 0.35～1.0％，Cr 0.35～1.0％，其余为铁和不可避免的杂质。

该超高强度X100管线钢的生产工艺同实施例1。

实施例3

在热轧板生产过程中，板坯加热温度：1180～1250℃；

控制轧制过程中，奥氏体再结晶区控制的终止温度：980～1050℃，奥氏体非再结晶区控制轧制的开始温度：880～950℃，终止轧制温度：830～880℃；

实施例4

该超高强度X100管线钢由以下组分组成(wt％)：C 0.065～0.08％，Si≤0.6％，Mn 1.95～2.50％，S≤0.003％，P≤0.015％，Nb 0.065～0.1％，V≤0.10％，Ti 0.025～0.03％，Alt≤0.06％，N≤0.01％，O≤0.006％，Mo 0.45～0.60％，Ni 0.35～1.0％，Cr 0.35～1.0％，其余为铁和不可避免的杂质。

该超高强度X100管线钢的生产工艺同实施例3。

以上实施例1-3所涉及的X100管线钢的各项力学性能如表1所示，实施例1、3所涉及超高强X100管线钢的显微组织及应力应变参阅图1-4所示。

表1本发明实施例1-4涉及的超高强X100管线钢力学性能

注：表1中拉伸试样采用Φ8mm，标距为40mm的棒状试样；夏比冲击试样尺寸为10×10×55mm，试验温度为-40℃；横向冷弯d＝2a。

Claims

1.一种超高强度X100管线钢，其特征在于，它包括按重量百分比计的如下组分：C 0.02～0.08％、Si≤0.6％、Mn 1.50～2.50％、S≤0.003％、P≤0.015％、Nb 0.04～0.10％、V≤0.10％、Ti 0.005～0.03％、Alt≤0.06％、N≤0.01％、O≤0.006％、Mo 0.20～0.60％、Cu≤0.50％、Ni 0.1～1.0％、Cr 0.1～1.0％、Ca≤0.01％以及铁和不可避免的杂质元素。

2.如权利要求1所述的超高强度X100管线钢的生产工艺，其特征在于，该工艺包括热轧板生产工序、控制轧制工序和控制冷却工序；