CN102851599B

CN102851599B - 一种螺旋焊管用厚壁低成本x65热轧卷板及其制造方法

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Publication number: CN102851599B
Application number: CN201110179745.5A
Authority: CN
Inventors: 黄明浩; 黄国建; 徐烽; 张禄林; 张英慧; 孔祥磊
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: CN102851599A

Abstract

本发明公开一种螺旋焊管用厚壁低成本X65热轧卷板及其制造方法，化学成分的重量百分比为：C0.05％-0.10％，Si0.10％-0.30％，Mn1.50％-1.65％，P≤0.020％，S≤0.008％，Ti0.008％-0.020％，Als0.02％-0.06％，Nb0.04％-0.07％，Cr0.10％-0.20％，V0.03％-0.06％，N≤0.008％，Ceq≤0.40％，Pcm≤0.21％，其余为Fe和不可避免元素。制造方法为：连铸板坯经加热炉加热至1180-1300℃；随后进行两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度为1120-1220℃，终轧温度大于960℃；第二阶段开轧温度小于1020℃，终轧温度为780-850℃，第二阶段累计变形量大于60％，轧后卷板以5-11℃/s的冷却速度进行冷却，在510-570℃温度进行板卷卷取。本发明节约了合金成本，具有较高强度和良好的焊接性，良好的抗撕裂、耐冲刷能力，安全性高。

Description

一种螺旋焊管用厚壁低成本X65热轧卷板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种油气输送管道用管线钢热轧卷板的制造，特别涉及APISPEC 5L中一种螺旋埋弧焊管(SSAW)用厚壁(16-21mm)管线钢热轧卷板及其制造方法，该卷板强度为API Spec 5L标准中X65钢级。

背景技术

石油是工业发展的主要能源，石油管道输送具有高效、安全、经济等特点。为降低石油管线输送的成本，石油输送管道趋向于大口径、高压和厚壁化方向发展。为确保管道输送的稳定性和安全性，长距离、高压输送管线需要管线钢具有足够的强度和壁厚来保障安全，而在强度一定的情况下，增加壁厚是提高抗撕裂能力和耐冲刷能力最有效最直接的方式。

在中薄板坯热连轧机组生产厚规格(16-21mm)管线卷板技术难度大，如中薄板坯热连轧机组的连铸坯较薄，无法保证大的压缩比，产品性能不易保证；卷板较厚，卷板的淬透性不良，难以保证产品组织性能均匀性；过厚的卷板造成轧机的负荷大，卷取机卷取吃力，容易造成卡钢事故。但由于中薄板坯热连轧机组轧制节奏快，生产效率高，具有大批量生产的规模优势，所以采用中薄板坯热连轧机组生产厚规格管线卷板具有良好的市场潜力。

目前，采用常规热连轧机组生产厚规格螺旋焊管X70-X80管线钢热轧卷板和采用中厚板轧机生产厚规格螺旋焊管X70-X80管线钢板在工程上已批量应用，形成相关技术，但都需要添加较多量的贵重合金(Ni、Mo、Cu、Cr)，合金成本高。国内外在短流程热连轧机组采用中薄板坯(170mm)生产的厚规格螺旋焊管用X65管线钢热轧卷板却少有报道，以下简单介绍与本发明较为接近的专利和文献：

1)中国专利CN101580918A，一种含Cr厚壁管线钢及其板卷控轧控冷方法。该专利产品厚度为20-25.4mm，性能为X70级别。由于成分中Mn含量低：1.00％-1.30％，所以通过添加合金元素提高强度。其中，Ni：0.10％-0.40％，Cu：0.15％-0.30％，Cr：0.20％-0.90％，合金成本高。

2)中国专利CN101519752A，低碳高铌系高强度高韧性管线卷板及其制造方法。该专利产品厚度为8-18mm，性能为X70级别，成分中Nb：0.08％-0.18％，Mo：0.08％-0.20％，Cr：0.10％-0.35％，Cu≤0.30％，合金成本昂贵；板坯厚度为200-300mm。

3)论文“螺旋埋弧焊管用X65级20.62mm热轧卷板的开发”，其产品规格为20.62mm，成分中添加Mo+Ni+Cu+Cr：0.443％-0.466％，合金成本高。

以上公开的厚规格螺旋焊管用管线钢热轧卷板达到了美国石油协会API Spec 5L规定的X65或更高级别要求，但都组合添加多种贵重合金元素(Mo、Ni、Cr、Cu)，合金成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋焊管用厚壁低成本X65热轧卷板及其制造方法，通过少量Cr、V取代贵重元素Ni、Mo、Cu等解决合金成本高的问题，同时具有较高强度和良好的焊接性。

本发明的一种螺旋埋弧焊用厚壁X65热轧卷板，化学成分(重量，％)配比如下：C：0.05％-0.10％，Si：0.10％-0.30％，Mn：1.50％-1.65％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Ti：0.008％-0.020％，Als：0.02％-0.06％，Nb：0.04％-0.07％，Cr：0.10％-0.20％，V：0.03％-0.06％，N：≤0.008％，Ceq≤0.40％，Pcm≤0.21％，其余为Fe和不可避免元素。

C：碳属于固溶元素，主要起固溶强化作用，是保证强度最为有效的元素，可以提高淬透性，因此，碳含量不宜过低；但是，碳含量的增加对材料韧性和焊接性不利，所以，碳含量也不能过高，本发明碳控制在0.05％～0.10％较为适宜。

Si：硅可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，其最佳范围是0.10％-0.30％。

Mn：锰主要起固溶强化的作用，可弥补管线钢因碳含量降低而损失的屈服强度，还能增加奥氏体稳定性，对低温韧性和提高淬透性也有利。锰还起降低相变温度的作用，有助于晶粒细化，提高强度和韧性。但是，锰含量过高易诱发偏析，Mn含量控制在1.50％～1.65％较为适宜。

P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，应控制其含量≤0.020％。

S：硫是钢中有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，对焊接性能也不利，应控制其含量≤0.008％。

Ti：钛是强碳氮化物形成元素，显著细化奥氏体晶粒，可弥补因碳降低而引起的强度的下降。含量太高，易形成粗大的TiN，降低材料性能，合适的范围是0.008％-0.020％。

Als：铝是常用的脱氧剂，在钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，合适的范围是0.02％-0.06％。

Nb：铌是细晶和析出强化元素，可弥补因碳降低而引起的强度的下降，改善焊接性能，但过高会增加合金成本，合适的范围是0.04％-0.07％。

Cr：铬有很强的固溶强化作用，还可以有效提高组织稳定性，另外，作为一种廉价元素，Cr的加入能够在保证材料性能的同时显著降低生产成本，但Cr含量过高会使碳当量增加，所以，控制在0.10％-0.20％为宜。

V：钒的碳氮化物在铁素体中以细小弥散形式均匀析出，可以显著提高材料的拉伸强度，但过高会增加合金成本，合适的范围是0.03％-0.06％

N：固溶氮有钉扎位错的强烈作用，对韧性有不良影响，应控制其含量≤0.008％。

本发明的一种螺旋埋弧焊用厚壁X65热轧卷板制造方法，包括铁水预处理、钢水冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取。其特征是：

1)冶炼连铸工艺：铁水预处理，转炉冶炼-经顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼-经LF炉轻脱硫处理及进行钙处理以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能，板坯连铸制成连铸板坯-连铸采用电磁搅拌或动态轻压下，以提高连铸板坯的质量。

2)轧制冷却工艺：连铸板坯经加热炉加热至1180-1300℃，该加热温度范围可以保证合金元素充分固溶，同时，抑制奥氏体晶粒过分长大；随后在热连轧机组进行两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度为1120-1220℃，终轧温度大于960℃；第二阶段开轧温度小于1020℃，终轧温度为780-850℃，第二阶段累计变形量大于60％，该轧制工艺可有效细化奥氏体晶粒。轧后卷板以5-11℃/s的冷却速度进行冷却，在510-570℃温度进行板卷卷取，得到细小均匀的针状铁素体组织。

本发明具有的优点和效果：

1)C、Mn含量适中，Ceq和Pcm较低，具有较高强度和良好的焊接性；

2)少量Cr、V取代贵重元素Ni、Mo、Cu等，节约合金成本。

3)卷板壁厚较厚，具有良好的抗撕裂、耐冲刷能力，安全性高。

具体实施方式

下面列举本发明的实施例，试验钢化学成分见表1，加热、轧制冷却工艺见表2，力学性能见表3。

表1化学成分(wt，％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	V	Ti	Cr	Als	N	Ceq	Pcm
														1	0.05	0.15	1.56	0.010	0.002	0.05	0.03	0.018	0.10	0.02	0.004	0.34	0.14
2	0.06	0.16	1.62	0.014	0.002	0.05	0.04	0.014	0.15	0.02	0.003	0.37	0.16
														3	0.06	0.22	1.55	0.016	0.006	0.05	0.05	0.014	0.14	0.03	0.003	0.36	0.16
4	0.07	0.16	1.56	0.014	0.003	0.05	0.04	0.012	0.17	0.02	0.005	0.37	0.17
														5	0.09	0.15	1.54	0.015	0.002	0.07	0.04	0.014	0.20	0.02	0.003	0.39	0.19
6	0.06	0.15	1.59	0.011	0.003	0.04	0.06	0.011	0.16	0.04	0.004	0.37	0.16

表2加热、轧制冷却工艺

表3力学性能

由表3可见，采用本发明的成分、冶炼、加热、轧制、冷却和卷取工艺，生产出的16-21mm厚规格螺旋埋弧焊用X65热轧卷板，力学性能满足API SPEC 5L标准对X65级钢管的要求，可以用于制造满足API SPEC 5L标准要求的厚壁螺旋埋弧焊X65级钢管。

Claims

1.一种螺旋焊管用厚壁低成本X65热轧卷板的制造方法，其特征在于卷板化学成分的重量百分比为：C：0.05％-0.10％，Si：0.10％-0.30％，Mn：1.50％-1.65％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Ti：0.008％-0.020％，Als：0.02％-0.06％，Nb：0.04％-0.07％，Cr：0.10％-0.20％，V：0.03％-0.06％，N：≤0.008％，Ceq≤0.40％，Pcm≤0.21％，其余为Fe和不可避免元素；制造方法包括铁水预处理、钢水冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取，其特征在于：连铸板坯经加热炉加热至1180-1300℃；随后进行两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度为1120-1220℃，终轧温度大于960℃；第二阶段开轧温度小于1020℃，终轧温度为780-850℃，第二阶段累计变形量大于60％，轧后卷板以5-7.7℃/s的冷却速度进行冷却，在547-570℃温度进行板卷卷取，得到细小均匀的针状铁素体组织。