CN112226699B - 一种抗酸性管线钢的生产方法 - Google Patents

一种抗酸性管线钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种抗酸性管线钢的生产方法，钢的化学成分质量百分含量为C=0.02%~0.04%、Si=0.15%~0.35%、Mn=1.10%~1.25%、P≤0.010%、S≤0.0015%、Alt=0.020%~0.045%、Nb=0.015%~0.045%、Ti=0.010%~0.020%，Mo=0.08%~0.15%，Ni=0.08%~0.15%，Cu=0.08%~0.20%，B≤0.0005%、Pcm=0.12%~0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质。采用在线淬火+回火工艺，生产厚度8~26.4mmX65MS，钢板具有高强度超强低温韧性，屈服强度480~530MPa，抗拉强度570~630MPa，延伸率A50=35%~55%，屈强比≤0.88，‑60℃冲击=300~400J，‑40℃落锤为85%~100%。

Description

一种抗酸性管线钢的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种在线淬火+离线回火管线钢及其生产方法。
背景技术
随着经济的发展和科技的进步，油气输送工程用管的安全问题日益受到重视。H2S是油气输送中有害介质之一，在输送过程中产生的H原子不断向钢中浸透，容易腐蚀管道，导致管道氢致开裂（HIC），从而容引发管道安全事故。所以具有抗HIC及SSCC能力的管线钢越来越受青睐。目前国际上开采的油气均通过脱气处理，直接通过油气管道输送。
油气工程用抗酸性管线钢一般是采用控制、TMCP或者离线淬火+回火的工艺生产。而采用控制轧制的方法只适用于生产低级别管线钢，难以满足高强度的要求，TMCP的生产方法应用较广，但该工艺下生产可能会出现板形不良，组织不均等缺陷，离线淬火+回火的生产方法虽然解决了上述两种不足，但制造成本高，生产周期长，不适合工业化生产。
中国专利CN108342655A公布了“一种调质型抗酸管线钢及其制造方法”，该发明其生产工艺采用调质状态交货，生产周期长，成本高。同时钢板生产实例-40℃冲击功很不稳定，冲击值191~301J。
中国专利CN110541109A公布了“一种海底用抗酸管线钢X60MOS及其生产方法”，其化学成分质量百分含量为：C:0.06%-0.08%，Mn：1.40%-1.70%，碳含量较高，直接影响了抗HIC性能，Mn的质量分数也偏高，容易形成Mn的偏析及带状组织，降低材料的抗HIC性能。
中国专利CN108893678A公布了“一种抗酸管线钢及轧制方法”，该发明化学成分及质量百分比C：0.014%~0.024%，Mn：0.60%~0.80%，碳与锰的质量分数均偏低，只适合低级别抗酸管线钢生产，难以满足高级别抗酸管线钢的强度要求，同时该发明的生产工艺为TMCP，与本发明在线淬火差别较大，冷却效果与均匀性都不如本发明好。
发明内容
本发明旨在提供一种抗酸性管线钢的生产方法，采用在线淬火+回火的生产工艺，生产壁厚8~26.4mmX65MS，力学性能满足API SPEC 5L-2017的要求，抗酸性能CLR、CTR、CSR及CAR均为0，即材料具备良好的抗HIC和SSCC性能。
本发明的技术方案：
一种抗酸性管线钢的生产方法，钢的化学成分质量百分含量为C=0.02%~0.04%、Si=0.15%~0.35%、Mn=1.10%~1.25%、P≤0.010%、S≤0.0015%、Alt=0.020%~0.045%、Nb=0.015%~0.045%、Ti=0.010%~0.020%，Mo=0.08%~0.15%，Ni=0.08%~0.15%，Cu=0.08%~0.20%，B≤0.0005%、Pcm=0.12%~0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）加热：炉膛温度1100~1260℃，煤气流量4000Nm3/h~4500 Nm3/h，空燃比1.0~1.25，炉压1~8Pa，在炉总时间240~360min，加热速度4~10min/cm，出炉心部温度1200~1250℃。
（2）粗轧：中间坯设定≥3.5倍成品厚度，累积压下率≥60%，采用纵轧展宽，降低展宽对有效压缩比的影响，提高展宽后道次压下率至20%~30%，轧制温度1100~980℃。
（3）精轧：开轧温度900~980℃，累积压下率≥70%，单道次压下率13%~20%，轧制速度3~6m/s，终轧温度810~860℃。
（4）Mulpic：采用DQ冷却模式，水流量12000~14500m3/hr，开始冷却温度800~850℃，终冷温度250~300℃，冷却速率20~30℃/s。
（5）回火：回火温度500±10℃，保温时间25~35min，出炉后空冷至室温。
本发明具有的进步效果：（1）本发明采用独特的在线淬火+回火工艺，生产成本低，生产周期短，降低了制管过程钢管成型的硬化效果；（2） 合理的铸坯断面设计，采用纵轧展宽，提高粗轧展宽后的有效压缩比，细化奥氏体晶粒尺寸，精轧高速低温轧制进一步压平破碎细化晶粒，同时采用DQ在线淬火冷却模式，获得具有良好抗HIC性能的针状铁素体组织；（3）具有高强度超强低温韧性，屈服强度480~530MPa，抗拉强度570~630MPa，延伸率A50=35%~55%，屈强比≤0.88，-60℃冲击为300~400J，-40℃落锤为85%~100%。
附图说明
图1为钢板SEM组织图。
图2为钢板落锤断口形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的内容。
实施例一：9.5mmX65MS回火管线钢的生产
钢的冶炼化学成分含量C=0.04%、Si=0.20%、Mn=1.18%、P=0.009%、S=0.0001%、Alt=0.026%、Nb=0.042%、Ti=0.014%， Mo=0.08%，Ni=0.13%，Cu=0.17%，Pcm=0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（1）加热：炉膛温度1100~1260℃，煤气流量4250Nm3/h~4450 Nm3/h，空燃比1.16，炉压4Pa，在炉总时间286min，加热速度6min/cm，出炉心部温度1228℃。
（2）粗轧：中间坯设定65mm，累积压下率73.1%，采用纵轧展宽，钢坯过来轧制4道次，钢坯在粗轧入口转钢，展宽后道次压下率分别为21.6%、24.3%、28.9%，轧制温度控制1100~980℃。
（3）精轧：开轧温度960℃，累积压下率85.4%，单道次压下率15%~20%，轧制速度4~6m/s，终轧温度820~860℃。
（4）Mulpic：采用DQ冷却模式，水流量12000~12500m3/hr，开始冷却温度810~850℃，终冷温度250~300℃，冷却速率27.6℃/s。
（5）回火：回火温度500±10℃，保温时间30min，出炉后空冷至室温。
实施例一9.5mmX65MS回火管线钢力学性能见表1。
表1 9.5mmX65MS回火管线钢力学性能
Figure 657432DEST_PATH_IMAGE001
实施例二：25.4mmX65MS回火管线钢的生产
钢的冶炼化学成分含量C=0.03%、Si=0.22%、Mn=1.16%、P=0.008%、S=0.0001%、Alt=0.024%、Nb=0.043%、Ti=0.016%， Mo=0.09%，Ni=0.13%，Cu=0.16%，Pcm=0.13%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（1）加热：炉膛温度1100~1260℃，煤气流量4250Nm3/h~4500 Nm3/h，空燃比1.21，炉压3.5Pa，在炉总时间292min，加热速度6.2min/cm，出炉心部温度1216℃。
（2）粗轧：中间坯设定80mm，累积压下率69.2%，采用纵轧展宽，钢坯过来轧制2道次，钢坯在粗轧入口转钢，展宽后道次压下率分别为20.4%、23.6%、26.8%，轧制温度控制1100~980℃。
（3）精轧：开轧温度920℃，累积压下率68.25%，单道次压下率13%~20%，轧制速度3.5~5.5m/s，终轧温度810~850℃。
（4）Mulpic：采用DQ冷却模式，水流量14000~14500m3/hr，开始冷却温度810~850℃，终冷温度250~300℃，冷却速率23.8℃/s。
（5）回火：回火温度500±10℃，保温时间32min，出炉后空冷至室温。
实施例二25.4mmX65MS回火管线钢的力学性能见表2 。
表1 25.4mmX65MS回火管线钢的力学性能
Figure 30645DEST_PATH_IMAGE002
实例一、实施例二这两种壁厚抗酸管线钢X65MS按照NACE TM0284-2016标准进行抗HIC腐蚀试验，试验溶液为A溶液，试验时间为96h，CLR、CTR、CSR及CAR均为0。抗SSCC实验按照NACE TM0177-2016标准进行，加载应力不低于实际屈服强度90%，720h实验后，宏观检查，试样均未发生断了，用10倍放大镜检查未发现裂纹，说明材料具备良好抗HIC及SSSCC性能。

Claims (1)

1.一种抗酸管线钢的生产方法，其特征在于：钢的化学成分质量百分含量为C=0.02%~0.04%、Si=0.15%~0.35%、Mn=1.10%~1.25%、P≤0.010%、S≤0.0015%、Alt=0.020%~0.045%、Nb=0.015%~0.045%、Ti=0.010%~0.020%，Mo=0.08%~0.15%，Ni=0.08%~0.15%，Cu=0.08%~0.20%，B≤0.0005%、Pcm=0.12%~0.14%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
(1) 加热：炉膛温度1100~1260℃，煤气流量4000Nm3/h~4500 Nm3/h，空燃比1.0~1.25，炉压1~8Pa，在炉总时间240~360min，加热速度4~10min/cm，出炉心部温度1200~1250℃；
(2) 粗轧：中间坯设定≥3.5倍成品厚度，累积压下率≥60%，采用纵轧展宽，降低展宽对有效压缩比的影响，提高展宽后道次压下率至20%~30%，轧制温度1100~980℃；
(3) 精轧：开轧温度900~980℃，累积压下率≥70%，单道次压下率13%~20%，轧制速度3~6m/s，终轧温度810~860℃；
(4) Mulpic：采用DQ冷却模式，水流量12000~14500m3/hr，开始冷却温度800~850℃，终冷温度250~300℃，冷却速率20~30℃/s；
(5) 回火：回火温度500±10℃，保温时间25~35min，出炉后空冷至室温。
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