CN103343282A - 抗硫化氢腐蚀x70ms钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗硫化氢腐蚀X70MS钢板及其生产方法，属于低碳结构钢生产技术领域。钢板成分重量百分含量为：C：0.03～0.07％，Si：0.01～0.40％，Mn：1.00～1.50％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.006％，H：≤0.0002％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成。还可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金强化元素，Nb+V+Ti≤0.15%；Cu：0.00～0.30％、Ni：0.00～0.20％、Cr：0.00～0.30％中选择的1～3种。生产工艺为：将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成250～350mm厚板坯；将板坯装入加热炉加热，出炉进行轧制并控制合适的温度等技术参数。优点在于，在满足力学性能的基础上拥有优良的抗硫化氢腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于低碳结构钢生产技术领域，特别是涉及一种抗硫化氢腐蚀X70MS钢板及其生产方法，适用于输送石油、天然气的直缝埋弧焊管的生产。
背景技术
从20世纪50年代以来，由于H2S管道腐蚀发生的管道破坏事故屡见不鲜，引起了人们充分注意，国内外钢铁企业及研究机构纷纷开展抗H2S管道腐蚀的研究。用于运输含H2S腐蚀介质的钢管需要具有良好的抗氢致开裂的能力，即抗HIC性能。因而要钢板具有极高的钢水纯净度，非常均匀的组织与应力分布。随着强度等级的提高，钢板组织应力加剧，如何保证高钢级管线钢的抗硫化氢性能一直是一个难题。抗硫化氢管线钢的生产一直是冶金、材料专家研究的热点，钢板抗氢致开裂性能控制的关键点一直是困扰各大钢厂的难题，氢致裂纹率合格率偏低，给生产厂和最终使用用户都带来了巨大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗硫化氢腐蚀X70MS钢板及其生产方法，有效地解决了管线钢原油输送管氢致开裂的问题，提高了石油管道的使用安全性，对我国的管道事业发展具有重大意义。
本发明的钢板成分重量百分含量为：C：0.03～0.07％，Si：0.01～0.40％，Mn：1.00～1.50％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.006％，H：≤0.0002％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成。还可添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金强化元素，Nb+V+Ti≤0.15%；Cu：0.00～0.30％、Ni：0.00～0.20％、Cr：0.00～0.30％中选择的1～3种。其余为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由针状铁素体组织组成。
本发明钢板生产中轧制工艺及控制的技术参数为：
（1）将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成250～350mm厚板坯；将坯料装入板坯加热炉加热，加热温度1140～1230℃，加热时间3～6h；然后出炉进行轧制；
（2）粗轧开轧温度控制在1060～1160℃，单道次压下率在15~30%；中间坯待温厚度55～85mm；精轧开轧温度控制在850～950℃；终轧温度控制在780～860℃；
（3）入水温度控制在740～820℃，冷速10～25℃/S,终冷温度450～550℃。
本发明内容的构成要点立足于以下认识：C的降低对抗氢致开裂性能是有利的，但同时降低了强度性能，但是为了优先保证抗氢致开裂性能,碳的含量控制在较低范围内。Mn能够通过固溶强化、相变强化来有效的提高钢材的强韧性，但是Mn的提高对抗氢致开裂性能是有不利的，所以锰的含量控制在较低的范围内。为了保证钢板的强度性能，添加Nb、V,Cr等强化元素来保证强度性能。
采用该控轧控冷工艺的依据是：通过第一阶段的奥氏体再结晶控制轧制细化奥氏体晶粒，通过在奥氏体未再结晶区的累积形变，增加了相变的形核点，为了细化相变组织，有效降低钢板带状组织级别，冷速控制在10～25℃/S,终冷温度450～650 ℃。通过轧后快速冷却得到细化的针状铁素体组织。
本发明的优点在于，所述的X70MS钢板，其抗拉强度在570MPa以上，-20℃的夏比冲击功在300J以上，带状组织评级≤2级，氢致裂纹率：裂纹长度率CLR≤15%，裂纹宽度率CTR≤5%，裂纹面积率CSR≤2%,。具有非常优良的强韧性性能以及抗氢致开裂性能，使得原油输送管的使用安全性得到提高。
附图说明
图1为本发明的金相组织。
具体实施方式
实施例1
抗硫化氢腐蚀X70MS钢板按重量百分比计的设计成分为：C 0.07%，Mn 1.50%，Si 0.25%，Cr 0.20%，Nb 0.05%,V0.04%,Cu 0.2%,Ni0.015%,S 0.001%，Alt 0.035%，P 0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质。钢板规格为：20.6×2040×12000 mm（厚度×宽度×长度）。
TMCP工艺包括加热、粗轧、精轧、水冷，具体为：
（1）将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成300mm厚板坯；钢坯低倍评级为C类1.5级，将坯料装入板坯加热炉加热，加热温度1203℃，加热时间284min；然后出炉进行轧制；
（2）粗轧开轧温度控制在1040℃，单道次最大压下率为26%；中间坯待温厚度60mm；精轧开轧温度控制在892℃；终轧温度控制在821℃；
（3）入水温度控制在783℃，冷速13℃/S,终冷温度622℃。
生产的产品其抗拉强度为602MPa，-20℃的夏比冲击功平均值304J，带状组织评级2级，氢致裂纹率：裂纹长度率CLR 18.2%，裂纹宽度率CTR1.3%，裂纹面积率CSR0.7%。
实施例2
抗硫化氢腐蚀X70MS钢板按重量百分比计的设计成分为：C 0.05%，Mn 1.30%，Si 0.25%，Cr 0.20%，Nb 0.05%,V0.04%,Cu 0.2%,Ni0.015%,S 0.001%，Alt 0.035%，P 0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质。钢板规格为：20.6×2040×12000 mm（厚度×宽度×长度）。
TMCP工艺包括加热、粗轧、精轧、水冷，具体为：
（1）将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成300mm厚板坯；钢坯低倍评级为C类1.0级，将坯料装入板坯加热炉加热，加热温度1188℃，加热时间295min；然后出炉进行轧制；
（2）粗轧开轧温度控制在1040℃，单道次最大压下率为26%；中间坯待温厚度60mm；精轧开轧温度控制在895℃；终轧温度控制在830℃；
（3）入水温度控制在781℃，冷速13℃/S,终冷温度580℃。
生产的产品其抗拉强度为612MPa，-20℃的夏比冲击功平均值310J，带状组织评级1级，氢致裂纹率：裂纹长度率CLR 8.7%，裂纹宽度率CTR 0.7%，裂纹面积率CSR 0.1%。
实施例3
抗硫化氢腐蚀X70MS钢板按重量百分比计的设计成分为：C 0.04%，Mn 1.30%，Si 0.25%，Cr 0.20%，Nb 0.05%,V0.04%,Cu 0.2%,Ni0.015%,S 0.001%，Alt 0.035%，P 0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质。钢板规格为：20.6×2040×12000 mm（厚度×宽度×长度）。
TMCP工艺包括加热、粗轧、精轧、水冷，具体为：
（1）将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成300mm厚板坯；钢坯低倍评级为C类0.5级，将坯料装入板坯加热炉加热，加热温度1198℃，加热时间283min；然后出炉进行轧制；
（2）粗轧开轧温度控制在1046℃，单道次最大压下率为26%；中间坯待温厚度60mm；精轧开轧温度控制在897℃；终轧温度控制在822℃；
（3）入水温度控制在784℃，冷速13℃/S,，终冷温度537℃。
生产的产品其抗拉强度为598MPa，-20℃的夏比冲击功平均值353J，带状组织评级0级，氢致裂纹率：裂纹长度率CLR 0%，裂纹宽度率CTR0%，裂纹面积率CSR 0%。
Claims (3)
1.一种抗硫化氢腐蚀X70MS钢板，其特征在于，钢板成分重量百分含量为：C：0.03～0.07％，Si：0.01～0.40％，Mn：1.00～1.50％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Alt：0.01～0.06％，N：≤0.006％，H：≤0.0002％，余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织为针状铁素体。
2.权利要求1所述的抗硫化氢腐蚀X70MS钢板，其特征在于，在上述的钢板成分中还添加Nb、V、Ti、Cu、Ni、Cr微合金强化元素，其中，Nb+V+Ti≤0.15%， Cu：0.00～0.30％、Ni：0.00～0.20％、Cr：0.00～0.30％中选择的1～3种。
3.一种生产权利要求1所述抗硫化氢腐蚀X70MS钢板的制备方法，其特征在于，轧制工艺及控制的技术参数为：
（1）将按化学成分设计冶炼好的钢水浇铸成250～350mm厚板坯；将坯料装入板坯加热炉加热，加热温度1140～1230℃，加热时间3～6h；然后出炉进行轧制；
（2）粗轧开轧温度控制在1060～1160℃，单道次压下率在15～30%；中间坯待温厚度55～85mm；精轧开轧温度控制在850～950℃；终轧温度控制在780～860℃；
（3）入水温度控制在740～820℃，冷速10～25℃/S,终冷温度450～650℃。
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