CN110484819A

CN110484819A - 一种油用管线钢及其制备方法

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Publication number: CN110484819A
Application number: CN201910840476.9A
Authority: CN
Inventors: 陈霞; 李少坡; 王卫华; 马长文; 张海; 丁文华; 郝宁
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2019-11-22

Abstract

本发明提供一种油用管线钢及其制备方法，本发明的油用管线钢，按重量百分比计，所述钢化学成分为：C：0.06‑0.08％，Si：0.20‑0.30％，Mn：1.40‑1.60％，P：≤0.014％，S：≤0.004％，Alt：0.01‑0.04％，Nb：0.04‑0.06％，Ti：0.008‑0.020％，Cr：0.20‑0.30％，Mo：0.18‑0.25％，N≤0.007％，Ni：0.00‑0.30％，Cu：0.00‑0.30％，V：0.00‑0.05％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

Description

一种油用管线钢及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁生产技术领域，具体涉及一种油用管线钢及其制备方法。

背景技术

随着世界能源需求的增长，易凝和高粘原油产量不断地增加。目前我国所产原油大多具有如下特点：含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、高温下粘度低。该类高凝固点和高粘度性原油的的储运具有如下问题：

由于原油的凝固点比较高，在一般环境温度下就失去流动性或流动性很差，因而不能直接常温输送。

在环境温度下，其粘度很大，因此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很大，很不经济。

对于易凝高粘性原油的储运，不能直接采用等温输送方法，必须在输入管道前采用降凝降粘措施。加热输送是目前常用方法，即将油品加热后输入管路，以提高蜡和胶质在油中的溶解度降低其粘度，减少摩阻损失。由于输送的易凝高粘性原油的等介质温度比较高，对管线钢提出更高的高温拉伸性能要求。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的油用管线钢及其制备方法。

本发明实施例提供一种油用管线钢，按重量百分比计，所述钢化学成分为：

C：0.06-0.08％，Si：0.20-0.30％，Mn：1.40-1.60％，，P：≤0.014％，S：≤0.004％，Alt：0.01-0.04％，Nb：0.04-0.06％，Ti：0.008-0.020％，Cr：0.20-0.30％，Mo：0.18-0.25％，N≤0.007％，Ni：0.00-0.30％，Cu：0.00-0.30％，V：0.00-0.05％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

进一步的，所述钢的金相组织为粒状贝氏体和铁素体。

进一步的，按体积百分比计，所述粒状贝氏体含量大于等于90％，所述铁素体含量小于等于10％。

进一步的，所述钢在室温条件下，屈服强度≥485Mpa，抗拉强度≥570Mpa，屈强比≤0.90。

进一步的，所述钢在120℃温度条件下，屈服强度：≥470Mpa，抗拉强度≥565Mpa，屈强比≤0.90。

进一步的，所述钢横向在-20℃条件下的夏比冲击韧性≥160J。

进一步的，所述钢在-15℃条件下的落锤性能单值≥70％，均值≥85％。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种油用管线钢的制备方法，包括轧制、冷却工序，

所述轧制为两阶段轧制，其中，第一阶段轧制的开轧温度为1020-1070℃，第二阶段轧制的开轧温度为860-900℃，终轧温度为800-830℃；

所述冷却为加速冷却，所述加速冷却中，开冷温度为790-820℃，终冷温度为450-510℃。

进一步的，所述第一阶段轧制包括待温操作，所述待温钢厚度为成品钢厚度的2-4倍。

进一步的，所述冷却速度为18-28℃/s。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的油用管线钢其化学元素构成，可提高钢的强度和耐热性能，并降低屈强比，使钢在高温120℃下，材料的拉伸性能不会出现明显下降，保证强度不下降。

本发明实施例提供的油用管线钢的制备方法，采用的两阶段轧制及其工艺参数，可保证产品组织细小和均匀，对后续低温韧性有至关重要作用，然后采取加速冷却，控制开冷和终冷温度，以获得大量粒状贝氏体和少量铁素体组织，固溶强化和沉淀强化得到较低的屈强比。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例中油用管线钢的金属组织图；

图2是本发明实施例中油用管线钢的位错密度图；

图3是本发明实施例中油用管线钢的析出物图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请提供一种油用管线钢，按重量百分比计，所述钢化学成分为：

本申请中，所述钢的金相组织为粒状贝氏体和铁素体。

本申请中，按体积百分比计，所述粒状贝氏体含量大于等于90％，所述铁素体含量小于等于10％。

本申请中，所述钢在室温条件下，屈服强度≥485Mpa，抗拉强度≥570Mpa，屈强比≤0.90。

本申请中，所述钢在120℃温度条件下，屈服强度：≥470Mpa，抗拉强度≥565Mpa，屈强比≤0.90。

本申请中，所述钢横向在-20℃条件下的夏比冲击韧性≥160J。

本申请中，所述钢在-15℃条件下的落锤性能单值≥70％，均值≥85％。

基于同一发明构思，本申请还提供一种油用管线钢的制备方法，包括轧制、冷却工序，

所述冷却为加速冷却，所述加速冷却中，开冷温度为790-820℃，终冷温度为450-510℃，。

本申请中，所述第一阶段轧制包括待温操作，所述待温钢厚度为成品钢厚度的2-4倍。

本申请中，所述冷却速度为18-28℃/s。

本发明的化学元素具体作用如下：

Nb和Ti是强碳、氮化物形成元素，在本发明中主要作用是析出强化，提高材料的强度性能。Ti还能提高钢板焊接性能，本发明通过大量试验证明，Nb含量控制在0.04～0.06％范围，Ti含量控制在0.008～0.020％范围，可以达到较好的析出强化效果，获得良好的综合性能。

钢中杂质元素越低越好，为了获得良好的低温韧性，本发明进行大量试验，发现杂质元素控制在P：≤0.014％，S：≤0.004％钢中杂质元素越低越好，对产品的低温韧性和可焊接性有益。

Cr元素固溶强化可以提高管线钢的抗拉强度，显著降低材料的屈强比；一般而言，高温下晶界为薄弱环节，其强度比晶内低，存在大量的缺陷和空穴，而Cr能提高晶界区域的强度，从而增加钢的热强性。大量试验证明，Cr含量控制在0.20～0.30％范围内，产品屈强比可显著降低，热强性显著增加。

Mo元素的固溶强化，能明显提高钢的热强性，Mo能抑制铁的自扩散和其它元素的扩散速度，也因此抑制珠光体区的转变，由于原子半径的差异，使固溶体产生强烈的晶格畸变，使形变强化后的软化和回复温度以及再结晶温度提高。以上这些因素，都有利于固溶体热强性的提高。

Cu-Ni-Nb-V元素可以满足钢板耐热性能，即在高温120℃下，材料的拉伸性能不会出现明显下降，保证强度不下降。

下面将结合具体实施例对本申请进行详细说明。

本发明实施例中钢的化学成分(wt％)见表1所示，表1对应的工艺参数见表2所示，实施例制得的钢的力学性能见表3所示。

表1

表2

表3

本发明生产的油用管线钢金相组织以粒状贝氏体为主，并存在极少的铁素体，基体上分布大量铌钛复合析出物，尺寸为40-60nm；用户要求耐热性能，即在高温120～350℃下，材料的拉伸性能不会出现明显下降，从常温拉伸到350℃高温拉伸结果来看，拉伸性能呈下降趋势，但整体保持了稳定性。随着拉伸试验温度升高，金相组织变化不大，但M/A岛数量减少，位错密度恢复是强度下降的原因，但在不同拉伸试验温度下，均存在大量析出物，析出物的存在对拉伸性能的稳定起到一定作用。

参照附图1金相组织图片、附图2位错密度片图和附图3析出物图片。

与现有技术相比，本申请的油用管线钢具有以下特点：

(1)钢板室温屈服强度≥485Mpa，抗拉强度≥570Mpa，屈强比≤0.90；

(2)钢板高温拉伸(120℃)：屈服强度≥470Mpa，抗拉强度≥565Mpa，屈强比≤0.90；

(3)钢板横向-20℃的夏比冲击韧性≥160J；

(4)钢板-15℃的落锤性能单值≥70％，均值≥85％。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种油用管线钢，其特征在于，按重量百分比计，所述钢化学成分为：

C：0.06-0.08％，Si：0.20-0.30％，Mn：1.40-1.60％，P：≤0.014％，S：≤0.004％，Alt：0.01-0.04％，Nb：0.04-0.06％，Ti：0.008-0.020％，Cr：0.20-0.30％，Mo:0.18-0.25％，N≤0.007％，Ni:0.00-0.30％，Cu:0.00-0.30％，V:0.00-0.05％，余量为Fe和不可避免杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种油用管线钢，其特征在于，所述钢的金相组织为粒状贝氏体和铁素体。

3.根据权利要求2所述的一种油用管线钢，其特征在于，按体积百分比计，所述粒状贝氏体含量大于等于90％，所述铁素体含量小于等于10％。

4.根据权利要求1所述的一种油用管线钢，其特征在于，所述钢在室温条件下，屈服强度≥485Mpa，抗拉强度≥570Mpa，屈强比≤0.90。

5.根据权利要求1所述的一种油用管线钢，其特征在于，所述钢在120℃温度条件下，屈服强度：≥470Mpa，抗拉强度≥565Mpa，屈强比≤0.90。

6.根据权利要求1所述的一种油用管线钢，其特征在于，所述钢横向在-20℃条件下的夏比冲击韧性≥160J。

7.根据权利要求1所述的一种油用管线钢，其特征在于，所述钢在-15℃条件下的落锤性能单值≥70％，均值≥85％。

8.一种如权利要求1所述的油用管线钢的制备方法，其特征在于，包括轧制、冷却工序；

9.根据权利要求8所述的一种油用管线钢的制备方法，其特征在于，所述第一阶段轧制包括待温操作，所述待温钢厚度为成品钢厚度的2-4倍。

10.根据权利要求8所述的一种油用管线钢的制备方法，其特征在于，所述冷却速度为18-28℃/s。