CN104357766A - 用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法 - Google Patents

用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，其成分配比为：C：0.020～0.050％、Si：≤0.10％、Mn：1.00～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.0010％、Cu：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.25％、Ni：0.31～0.50％、Mo：≤0.15％、Nb：0.030～0.065％、V：0.015～0.040％、Ti：0.010～0.025％、Al：0.010～0.050％、N：≤0.008％，其余为Fe。本发明还公开了一种制造方法，步骤如下：1)铸坯；2)粗轧；3)精轧；4)冷却；5)驰豫。本发明具有高强度、优异低温韧性特点，可广泛应用于微合金化钢制造领域。

Description

用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及微合金化钢制造领域，具体地指一种用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法。
背景技术
随着陆地油气资源的逐步枯竭，新的资源开采向海洋、极地等地质条件恶劣的地区延伸。目前，已探明世界海洋石油资源占世界石油资源总量的34％，而海洋天然气的年产量也达到全球天然气年总产量的32％，全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中一半以上对深海、超深海海域进行了石油勘探，因此，海底管线用钢，尤其是深海和超深海用海底管线钢的开发和应用的重要性日益凸显。
超深海海域运行的油气输送管道，需要承受极高的外部海水压力和内部输送压力，同时还需要承受海底低温洋流、涡激等给海底管道造成的频繁冲击，因此需要所采用的管线钢原材料具有很高的抗压溃能力、大壁厚、高强度、优异的低温韧性、抗大变形能力和疲劳性能。随着钢板厚度的增加，保证其具有良好的低温断裂韧性和组织性能的均匀性成为严峻的挑战，而如何实现厚壁海底管线钢的稳定生产同样是一个十分棘手的技术难题。
在本发明专利之前，专利申请号为201110350933.X的中国发明专利“一种基于炉卷轧机生产的深海管线钢及其制造方法”阐述了一种采用低C、高Mn，适量添加Nb、Cr、Cu、Ni、Mo等合金元素的成分设计，结合TMCP工艺制造X65级海底管线钢的方法，该方法采用炉卷轧机生产，板坯厚度、中间坯厚度受限，无法满足超深海用海底管线钢特厚(≥35mm)、高强度、高低温韧性和组织性能均匀性的要求。
专利申请号为201110232809.3的中国发明专利“深海用≥25mm厚的管线钢板及其生产方法”阐述了一种采用低C、高Mn，适量添加Mo、Nb、Ni、Cr、Mo等合金元素的成分设计，结合控制轧制+驰豫+控冷冷却的TMCP工艺生产厚规格海底管线钢的方法，该方法低Mo、低Ni、无Cu的成分设计，难以实现超深海用特厚规格高强度管线钢的高强度和高低温韧性。
专利申请号为200810151232.1的中国发明专利“高强高韧X70厚壁无缝管线钢及制造方法”和专利申请号为200710113424.9的中国发明专利“一种微合金化油气输送无缝管线用钢及其制造方法”阐述了采用无缝钢管输送陆地或海底油气的方法，但大规格无缝钢管的尺寸偏差大、资源少且价格高，不适用于超深海管线用钢的选材。
专利申请号为200710052601.7的中国发明专利“一种用于制作海底管线的钢板及其制造方法”和文章“海底管线用钢的开发应用”(焊管.2006，29(5)：36-39)阐述了采用热连轧开平板制作海底管线钢板的方法，其所采用的热连轧开平板的生产方式只能生产厚度≤20mm厚的浅海区海底管线用钢板，不能用于生产特厚规格(≥35mm)的超深海用海底管线钢，且热连轧后需要进行开平、分切，生产工序较长，效率低。
文章“日本高强度管线钢生产概述”(焊管.32(3)：64-69)、“Recentsteel technology of high-grade line pipe for critical application”(2010中国国际管道论坛论文集：52-63)、“高等级管线钢的发展现状”(钢铁.41(10)：1-10)介绍了日本住友金属公司在大壁厚海底管线用钢方面的研发和应用情况，但均未公布其具体成分和生产工艺，且力学性能中均没有列出超深海管线用钢所必需的低温落锤撕裂性能，无法确定其是否能够满足超深海管道工程严格的技术条件要求。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种具有特厚规格、高强度、优异低温韧性、适用超深海地区海底管道铺设的用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢及其制造方法。
为实现上述目的，本发明所设计的用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.020～0.050％、Si：≤0.10％、Mn：1.00～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.0010％、Cu：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.25％、Ni：0.31～0.50％、Mo：≤0.15％、Nb：0.030～0.065％、V：0.015～0.040％、Ti：0.010～0.025％、Al：0.010～0.050％、N：≤0.008％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
作为优选方案，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.021～0.047％、Si：0.02～0.09％、Mn：1.01～1.45％、P：0.004～0.009％、S:0.0004～0.0009％、Cu：0.14～0.28％、Cr：0.11～0.23％、Ni：0.35～0.47％、Mo：≤0.06％、Nb：0.037～0.059、V：0.020～0.036％、Ti：0.013～0.022％、Al：0.013～0.048％、N：0.0026～0.0079％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.036％、Si：0.05％、Mn：1.28％、P：0.007％、S:0.0006％、Cu：0.22％、Cr：0.18％、Ni：0.43％、Mo：0.06％、Nb：0.047％％、V：0.028％、Ti：0.017％、Al：0.031％、N：0.0052％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
为实现上述目的，本发明所设计的用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1050～1100℃，以保证微合金化元素(Nb、V、Ti)的充分固溶，同时防止奥氏体晶粒过分长大；2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在950～1030℃，单道次压下率为15～40％，粗轧累计压下率为60～75％，通过动、静态再结晶使奥氏体晶粒充分细化，同时抑制奥氏体晶粒长大；3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在820～900℃，精轧累计压下率为60～75％；终轧温度在760～840℃，防止部分再结晶导致的晶粒大小不均，同时使奥氏体晶粒充分压扁，形成足够多的变形带以利于形核，细化相变后组织；4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率5～10℃/s，终冷温度为720～750℃，Ⅱ阶段冷却速率20～40℃/s，终冷温度为100～300℃，以利于形成细小、均匀的复相组织，保证钢板具有低的屈强比和良好的低温韧性；5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫(在外加射频脉冲RF(B1)的作用下，原子核发生磁共振达到稳定的高能态后，从外加的B1消失开始，到恢复至发生磁共振前的磁矩状态为止，整个过程叫弛豫过程(Relaxation)，也就是恢复的过程。它所需的时间叫弛豫时间)40～60s后进行矫直，矫直入口压下量≤2mm，以使矫直前钢板温度均匀，保证板形良好，同时因避免矫直机入口压下量过大引起的加工硬化显著恶化钢板的低温韧性。
作为优选方案，所述步骤1)中，对铸坯均匀加热至1058～1085℃；所述步骤2)中，控制粗轧结束温度在958～1017℃，单道次压下率为20～33％，粗轧累计压下率为63～67％；所述步骤3)中，控制精轧开轧温度在848～885℃，精轧累计压下率为63～67％；终轧温度在781～825℃；所述步骤4)中，I阶段冷却速率5.2～9.9℃/s，终冷温度为722～744℃，Ⅱ阶段冷却速率20.2～39.5℃/s，终冷温度为103～298℃；5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫45～54s后进行矫直，矫直入口压下量≤2mm。
进一步地，所述步骤1)中，对铸坯均匀加热至1067℃；所述步骤2)中，控制粗轧结束温度在984℃，单道次压下率为25％，粗轧累计压下率为67％；所述步骤3)中，控制精轧开轧温度在865℃，精轧累计压下率为65％；终轧温度在795℃；所述步骤4)中，I阶段冷却速率7.4℃/s，终冷温度为736℃，Ⅱ阶段冷却速率28.3℃/s，终冷温度为185℃；5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫51s后进行矫直，矫直入口压下量为2mm。
再进一步地，还包括步骤6)空冷至室温，制得所需钢板。
本发明的工作原理是这样的：碳(C)含量为0.020～0.050％，加入一定量的碳，可以大幅提高钢的强度和降低钢的屈强比，但是对超深海用特厚规格海底管线钢，为保证优异的低温韧性，防止碳的中心偏析，将碳含量严格控制在0.050％以下。
硅(Si)含量为0～0.10％，硅在钢中主要起固溶强化作用，但对超深海用特厚规格海底管线钢，需要采用大线能量焊接，为保证焊接热影响区的低温韧性，应严格控制钢中的硅含量，降低钢中硅酸盐夹杂含量，避免M-A组元的过量形成。
锰(Mn)含量为1.00～1.50％，加入较高的经济合金化元素锰，可以显著提高钢的强度，此外，锰还可以在一定程度上细化晶粒，改善钢的冲击韧性，但是对特厚规格海底管线钢，过量的锰易形成中心偏聚，导致钢的成分、组织和性能不均。
铌(Nb)含量为0.030～0.065％，铌可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，便于实现高温控轧，降低轧机负荷，同时铌还可以抑制奥氏体晶粒长大，具有显著的细晶强化和析出强化作用。但是在高强度贝氏体钢中，添加过量的铌会促进M-A岛的生成，降低焊接热影响区的韧性，因此，将铌的含量限定为0.030～0.065％。
钒(V)含量为0.015～0.040％，钒可以补充铌析出强化的不足，还可以在一定程度上改善钢的焊后韧性。但由于钒具有较强的沉淀强化和较弱的细晶强化作用，加入过量的钒易导致钢的韧脆转变温度提高，因此将钒的含量控制在较低的含量水平：0.015～0.040％。
钛(Ti)含量为0.010～0.025％，钛与铌在钢中的作用类似，有较强的细晶强化和析出强化作用，微量的钛还可以在高温下与碳、氧结合，形成高温难熔的析出物，有利于抑制焊接热影响区的奥氏体晶粒长大，显著改善焊接热影响区的韧性。
钼(Mo)含量为0～0.15％，钼显著推迟γ→α转变，抑制铁素体和珠光体形核，促进具有高密度位错亚结构的贝氏体/针状铁素体的形成，使得钢在轧后一个较宽的冷速范围内得到贝氏体/针状铁素体组织，但钼属于贵重金属，加入量增加会显著提高钢的制造成本，同时过高的钼还会导致钢的低温韧性恶化。
镍(Ni)含量为0.31～0.50％，镍能够有效提高钢的淬透性，具有一定的固溶强化作用，还能显著改善钢的低温韧性。此外，镍还能有效阻止Cu的热脆性引起的网裂，并显著提高钢的耐腐蚀性能，因此对超深海用特厚规格海底管线钢，将镍控制在较高水平，但镍与钼类似，属于贵重金属，易导致钢的制造成本大幅提高，此外，过高的镍含量易造成钢板氧化铁皮难以去除，导致钢板表面质量问题。
铜(Cu)的含量为0.10～0.30％，适量添加铜元素，提高钢的强度和淬透性，并能改善钢的耐候、耐腐蚀性能。但铜为低熔点金属，易引起热脆，添加过量对钢的低温韧性不利。
铬(Cr)的含量为0.10～0.25％，铬也是提高钢的淬透性元素，并具有一定的固溶强化作用，此外，加入一定的铬还能改善钢的耐候、耐腐蚀性能。
铝(Al)的含量为0.010～0.050％，铝是钢中主要的脱氧元素，能够显著降低钢中的氧含量，同时铝与氮的结合形成AlN，能够有效地细化晶粒。但是钢中铝含量超过0.04％时，易导致铝的氧化物夹杂明显增加，降低钢的洁净度，对钢的低温韧性不利。
磷(P)、硫(S)、氮(N)含量分别为：[％P]≤0.010，[％S]≤0.0010，[％N]≤0.0080。磷易导致钢的冷脆，硫易引起热脆，而氮易引起钢的淬火失效和形变失效，导致钢的性能不稳定，因此对超深海用特厚规格海底管线钢，应严格控制钢中的磷、硫、氮的含量。
砷(As)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、铋(Bi)含量为：[％As]≤0.015，[％Sb]≤0.01，[％Sn]≤0.02，[％Pb]≤0.01，[％Bi]≤0.01。为提高钢的纯净度，保证深海管线用钢具有优异的低温韧性，必须严格控制砷、锡、锑、铅、铋等低熔点、有害元素的含量。
综上所述，本发明的优点在于：与现有技术相比，本发明采用合理的成分设计和简便的生产工艺，可以显著提高特厚规格管线钢厚度(≥35mm)方向组织和性能的均匀性，解决了现有超深海用特厚规格高强度海底管线钢容易断裂、韧性难以达到技术条件要求的难题。试验和生产检验结果表明，通过组分及含量和生产工艺的控制，能够沿板厚方向获得理想的超细晶粒多边形铁素体+贝氏体的复相组织，可以实现用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢板所要求的优异的强、塑、韧性合理匹配，钢板的屈服强度(Rt0.5)≥485MPa，抗拉强度(Rm)≥570MPa，屈强比(Rt0.5/Rm)≤0.85，延伸率(A50mm)≥40％，低温韧性优异(-20℃KV8≥400J，-20℃DWTT SA≥85％)。
具体实施方式
以下结合具体实施例和表格(见表1～3)对本发明作进一步的详细描述：
实施例1
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.050％、Si：0.03％、Mn：1.01％、P：0.005％、S：0.0006％、Cu：0.17％、Cr：0.25％、Ni：0.31％、Mo：0％、Nb：0.041％、V：0.020％、Ti：0.015％、Al：0.023％、N：0.0033％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1100℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1030℃，单道次压下率为15％，粗轧累计压下率为60％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在900℃，精轧累计压下率为67％；终轧温度在840℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率7.4℃/s，终冷温度为750℃，Ⅱ阶段冷却速率20.2℃/s，终冷温度为215℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫40s后进行矫直，矫直入口压下量2mm；
6)空冷至室温，制得所需钢板。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)534MPa，抗拉强度达(Rm)643MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.83，延伸率(A50mm)达46％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8482J，-20℃DWTT SA91％)。
而与之对比的对比例1和对比例2(具体参见表1～3中对比例1项和对比例2项)，由于成分或控轧控冷工艺的差异，强度、韧性或抗变形能力难以达到超深海用特厚规格海底管线钢的技术要求，这两种钢板只能用于薄规格(≤20mm)海底管线钢的制造。而本发明通过成分和工艺的组合控制，可以实现用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢高强度、优异低温韧性和抗大变形能力的良好匹配。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.021％、Si：0.10％、Mn：1.45％、P：0.010％、S：0.0007％、Cu：0.10％、Cr：0.11％、Ni：0.43％、Mo：0.15％、Nb：0.059％、V：0.040％、Ti：0.014％、Al：0.036％、N：0.0045％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1050℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在952℃，单道次压下率为20％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在885℃，精轧累计压下率为70％；终轧温度在833℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率9.9℃/s，终冷温度为722℃，Ⅱ阶段冷却速率35.4℃/s，终冷温度为103℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫45s后进行矫直，矫直入口压下量1.5mm。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)490MPa，抗拉强度达(Rm)665MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.74，延伸率(A50mm)达53％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8415J，-20℃DWTT SA100％)。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.036％、Si：0.05％、Mn：1.34％、P：0.009％、S：0.0010％、Cu：0.22％、Cr：0.18％、Ni：0.37％、Mo：0％、Nb：0.047％、V：0.033％、Ti：0.020％、Al：0.010％、N：0.0067％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1058℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在973℃，单道次压下率为25％，粗轧累计压下率为67％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在848℃，精轧累计压下率为65％；终轧温度在781℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率8.5℃/s，终冷温度为744℃，Ⅱ阶段冷却速率36.9℃/s，终冷温度为266℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫51s后进行矫直，矫直入口压下量1.5mm。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)506MPa，抗拉强度达(Rm)648MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.78，延伸率(A50mm)达48％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8448J，-20℃DWTT SA100％)。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.042％、Si：0.07％、Mn：1.28％、P：0.007％、S：0.0009％、Cu：0.30％、Cr：0.14％、Ni：0.35％、Mo：0％、Nb：0.037％、V：0.027％、Ti：0.022％、Al：0.048％、N：0.0052％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1085℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在984℃，单道次压下率为33％，粗轧累计压下率为63％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在832℃，精轧累计压下率为64％；终轧温度在760℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率5.2℃/s，终冷温度为733℃，Ⅱ阶段冷却速率25.8℃/s，终冷温度为169℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫54s后进行矫直。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)515MPa，抗拉强度达(Rm)657MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.78，延伸率(A50mm)达51％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8437J，-20℃DWTT SA100％)。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.028％、Si：0.09％、Mn：1.50％、P：0.006％、S：0.0007％、Cu：0.26％、Cr：0.21％、Ni：0.40％、Mo：0％、Nb：0.056％、V：0.036％、Ti：0.025％、Al：0.031％、N：0.0079％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1077℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在966℃，单道次压下率为40％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在865℃，精轧累计压下率为63％；终轧温度在817℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率6.4℃/s，终冷温度为736℃，Ⅱ阶段冷却速率28.3℃/s，终冷温度为246℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫60s后进行矫直。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)522MPa，抗拉强度达(Rm)672MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.78，延伸率(A50mm)达47％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8503J，-20℃DWTT SA98％)。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.047％、Si：0.04％、Mn：1.10％、P：0.004％、S：0.0004％、Cu：0.14％、Cr：0.16％、Ni：0.44％、Mo：0.06％、Nb：0.030％、V：0.024％、Ti：0.017％、Al：0.050％、N：0.0041％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1093℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1017℃，单道次压下率为40％，粗轧累计压下率为67％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在872℃，精轧累计压下率为60％；终轧温度在825℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率7.7℃/s，终冷温度为737℃，Ⅱ阶段冷却速率31.6℃/s，终冷温度为298℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫60s后进行矫直。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)526MPa，抗拉强度达(Rm)655MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.80，延伸率(A50mm)达53％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8526J，-20℃DWTT SA100％)。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.031％、Si：0.02％、Mn：1.39％、P：0.006％、S：0.0006％、Cu：0.28％、Cr：0.23％、Ni：0.50％、Mo：0％、Nb：0.052％、V：0.028％、Ti：0.010％、Al：0.013％、N：0.0026％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1067℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在958℃，单道次压下率为25％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在841℃；终轧温度在773℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率5.6℃/s，终冷温度为725℃，Ⅱ阶段冷却速率23.7℃/s，终冷温度为185℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫45s后进行矫直，矫直入口压下量1.5mm。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)557MPa，抗拉强度达(Rm)724MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.77，延伸率(A50mm)达46％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8405J，-20℃DWTT SA93％)。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.025％、Si：0.06％、Mn：1.17％、P：0.009％、S：0.0008％、Cu：0.24％、Cr：0.13％、Ni：0.47％、Mo：0.10％、Nb：0.065％、V：0.030％、Ti：0.013％、Al：0.025％、N：0.0048％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1080℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1002℃，单道次压下率为33％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在870℃，精轧累计压下率为65％；终轧温度在795℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率8.9℃/s，终冷温度为740℃，Ⅱ阶段冷却速率39.5℃/s，终冷温度为154℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫51s后进行矫直。
所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢性能如下：钢板的屈服强度达(Rt0.5)518MPa，抗拉强度达(Rm)639MPa，屈强比达(Rt0.5/Rm)0.81，延伸率(A50mm)达49％，低温韧性达(-20℃冲击韧性KV8475J，-20℃DWTT SA100％)。
另附：
表1本发明各实施例及对比例的化学组分及重量百分含量
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数
表3本发明各实施例及对比例的力学及耐候性能检测结果

Claims (7)

1.一种用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，其特征在于：所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.020～0.050％、Si：≤0.10％、Mn：1.00～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.0010％、Cu：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.25％、Ni：0.31～0.50％、Mo：≤0.15％、Nb：0.030～0.065％、V：0.015～0.040％、Ti：0.010～0.025％、Al：0.010～0.050％、N：≤0.008％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，其特征在于：所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.021～0.047％、Si：0.02～0.09％、Mn：1.01～1.45％、P：0.004～0.009％、S:0.0004～0.0009％、Cu：0.14～0.28％、Cr：0.11～0.23％、Ni：0.35～0.47％、Mo：≤0.06％、Nb：0.037～0.059％、V：0.020～0.036％、Ti：0.013～0.022％、Al：0.013～0.048％、N：0.0026～0.0079％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢，其特征在于：所述海底管线钢中各化学成分的重量百分比为：C：0.036％、Si：0.05％、Mn：1.28％、P：0.007％、S:0.0006％、Cu：0.22％、Cr：0.18％、Ni：0.43％、Mo：0.06％、Nb：0.047％、V：0.028％、Ti：0.017％、Al：0.031％、N：0.0052％，残余元素控制的重量百分比为：As≤0.015％，Sn≤0.02％，Sb≤0.01％，Pb≤0.01％，Bi≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)经冶炼并浇铸成坯后，对铸坯均匀加热至1050～1100℃；
2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在950～1030℃，单道次压下率为15～40％，粗轧累计压下率为60～75％；
3)进行精轧，并控制精轧开轧温度在820～900℃，精轧累计压下率为60～75％；终轧温度在760～840℃；
4)进行水冷却，轧制完成后对钢板轧后采用两阶段加速冷却，I阶段冷却速率5～10℃/s，终冷温度为720～750℃，Ⅱ阶段冷却速率20～40℃/s，终冷温度为100～300℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫40～60s后进行矫直，矫直入口压下量≤2mm。
5.根据权利要求4所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，其特征在于：
所述步骤1)中，对铸坯均匀加热至1058～1085℃；
所述步骤2)中，控制粗轧结束温度在958～1017℃，单道次压下率为20～33％，粗轧累计压下率为63～67％；
所述步骤3)中，控制精轧开轧温度在848～885℃，精轧累计压下率为63～67％；终轧温度在781～825℃；
所述步骤4)中，I阶段冷却速率5.2～9.9℃/s，终冷温度为722～744℃，Ⅱ阶段冷却速率20.2～39.5℃/s，终冷温度为103～298℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫45～54s后进行矫直，矫直入口压下量≤2mm。
6.根据权利要求5所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，其特征在于：
所述步骤1)中，对铸坯均匀加热至1067℃；
所述步骤2)中，控制粗轧结束温度在984℃，单道次压下率为25％，粗轧累计压下率为67％；
所述步骤3)中，控制精轧开轧温度在865℃，精轧累计压下率为65％；终轧温度在795℃；
所述步骤4)中，I阶段冷却速率7.4℃/s，终冷温度为736℃，Ⅱ阶段冷却速率28.3℃/s，终冷温度为185℃；
5)矫直，钢板快冷完成后，驰豫51s后进行矫直，矫直入口压下量为2mm。
7.根据权利要求4至6中任一项所述用于超深海的特厚规格高强度高韧性海底管线钢的制造方法，其特征在于：还包括步骤6)空冷至室温，制得所需钢板。
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