CN113278880A - 低屈强比低硬度海底管线钢l485mo及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.060‑0.080%，Si:0.10‑0.15%，Mn：1.50‑1.70%，P≤0.008%，S≤0.001%，Als：0.015‑0.035%，Nb：0.050‑0.060%，Ti：0.005‑0.020%，Mo：0.10‑0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括轧制工序，粗轧采用3＋5道次轧制，R2粗轧末道次压下率≥24%，精轧根据生产带钢厚度决定甩0‑2台机架：当带钢厚度≤8mm时，不甩机架；8mm＜带钢厚度＜13mm时，甩1台机架；带钢厚度≥13mm时，甩2台机架。本发明生产的管线钢硬度值低于标准要求上限值30HV10,屈强比≤0.85，成品具有高强韧性、强抗止裂能力和抗海水腐蚀能力，生产成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种管线钢的生产方法，尤其涉及一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO及其生产方法。
背景技术
石油、天然气是人类的重要能源，需求量日益增加，油气资源分布离消费集中地越来越遥远，建设低成本、高安全性的长距离输送管道，对开发遥远油、气田起着决定性作用，提高管线钢的强度，能够在材料制造、施工建设安装、压缩站和其它综合方面等节省很大的投资和运营成本。近年来，随着沙漠、两极和海底等大型油、气田的开采，管道的服役环境复杂多变，在经过长时间服役后，外部载荷、腐蚀和施工等方面原因容易对管道本身造成损伤，引发断裂、过量变形、腐蚀或机械损伤失效事故，造成重大的损失和灾难；为了保证输送管道在这些恶劣的环境中依然能够高速、高效、经济、安全运行，对管线钢的性能提出了更高的要求。油气输送管道会朝超长距离、大口径、高压等方向发展，为了遵循油、气管道运输的四项基本原则高速、高效、经济、安全，不同环境下的管线钢需要满足不同的性能，未来管线钢会朝高强度、耐腐蚀、大壁厚海底用管线、基于应变设计抗大变形四个方向发展。因此，在管线钢领域，对以上四个方向的技术突破，将有助于企业的长足发展。针对海底管线钢，目前常规使用的多为L450MO及以下强度级别管线钢，还未有L485MO强度级别，同时现有高强度级别海底管线钢贵重金属的添加使成本居高不下，较高屈强比使海底管线钢在使用过程中易产生安全隐患，较高的硬度使钢材在制管过程中对设备极限的要求苛刻等一系列综合限制性问题都亟待解决。公开号为CN 111979497A的专利申请公开了“一种具有优异低温CTOD性能的海底管线钢板卷及其生产工艺”其成分中C：0.030-0.070％，Si:0.10-0.20％，Mn：1.10-1.60％，P≤0.018％，S≤0.0080％，Alt：≤0.060％，Nb：0.020-0.050％，V：0.020-0.040％，Ti：0.010-0.030％，Mo：0.10-0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质。其只强调低温CTOD效果，成分设计中添加了贵重金属V，降低产品的经济性；其屈服强度453-510MPa，抗拉强度541-626MPa，强度级别属于L450MO，且未体现发明的硬度值和屈强比控制水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，硬度值低于标准要求上限值30HV10,屈强比≤0.85，成品具有高强韧性、强抗止裂能力和抗海水腐蚀能力，成本较低；本发明还提供一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，其化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.060-0.080％，Si:0.10-0.15％，Mn：1.50-1.70％，P≤0.008％，S≤0.001％，Als：0.015-0.035％，Nb：0.050-0.060％，Ti：0.005-0.020％，Mo：0.10-0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质。
低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，包括转炉炼钢、炉外精炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷取工序，所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.060-0.080％，Si:0.10-0.15％，Mn：1.50-1.70％，P≤0.008％，S≤0.001％，Als：0.015-0.035％，Nb：0.050-0.060％，Ti：0.005-0.020％，Mo：0.10-0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，所述轧制工序，出于设计强度考虑，粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率≥24％，精轧采用非常规的甩机架模式，根据生产带钢厚度决定甩0-2台机架：当带钢厚度≤8mm时，不甩机架；8mm＜带钢厚度＜13mm时，甩1台机架；带钢厚度≥13mm时，甩2台机架；保证芯部有足够的变形量，细化晶粒，提高强度，使力学性能满足L485MO的设计要求。
上述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，所述轧制工序，出于降低屈强比考虑，通过计算设定终轧温度820-840℃，终轧后采用驰豫相变工艺，放钢温度设定780-800℃；出于降低硬度值考虑，卷取温度380-420℃，冷速20-30℃/s，保证铁素体的转化率，增加板卷的铁素体含量，从而有效降低板卷的硬度值，使产品强韧性匹配优异。
上述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，所述转炉炼钢工序，采用双渣法冶炼，使有害元素P降至0.008wt％以下，炉后出钢结束后采用铝粒脱氧，保证成品[O]含量在10ppm以下，同时精炼工序采用大渣量炉外精炼，即每吨钢加入9-11kg石灰，使有害元素S降至0.001wt％以下，精炼过程保证微正压操作，连铸采用管线钢专用保护渣，减少过程增[N]、[O]。调整连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，减少铸坯偏析和缩孔，改善铸坯内部质量。
上述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，所述连铸工序，铸坯取样检验钢中的气体N≤45ppm、H≤1.5ppm、O≤10ppm。
上述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，所述管线钢钢带厚度为3-20mm；钢带屈服强度530-558MPa，抗拉强度630-669MPa，屈强比≤0.85，延伸率≥35％，硬度值≤30HV10；管线钢钢带厚度方向上金相组织为细小均匀的针状铁素体，形状不规则，晶粒度为12-13级。
本发明炼钢工序，出于生产成本考虑，在设计成分时避免添加Cu、Cr、Ni、V等贵金属元素的同时，只添加少量的促进形成针状铁素体的Mo合金；出于耐海水腐蚀角度考虑，需保证炼钢过程较低的[N]、[H]、[O]、[P]、[S]等有害元素含量，在转炉工序采用双渣法冶炼，使有害元素P降至0.008wt％以下，炉后出钢结束后采用铝粒脱氧，保证成品[O]含量在10ppm以下，同时精炼工序采用大渣量炉外精炼，即每吨钢加入9-11kg石灰，使有害元素S降至0.001wt％以下，精炼过程保证微正压操作，连铸采用管线钢专用保护渣，减少过程增[N]、[O]。调整连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，减少铸坯偏析和缩孔，改善铸坯内部质量。
本发明一种经济型低硬度海底用管线钢L485MO及其生产方法力学性能检测标准参考API Spec 5L(46版)PSL2。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明生产的海底管线钢L485Mo总体硬度值较低，低于标准要求上限值30HV10,且硬度波动较小，在210-220HV10。2、本发明产品屈屈服强度530-558MPa，抗拉强度630-669MPa，屈强比在0.85以下，延伸率≥35％；管线钢钢带厚度方向上金相组织为细小均匀的针状铁素体，形状不规则，大大增加抗止裂效果，且-40℃裂纹尖端位移实验(CTOD)外委天津天管检测合格；产品具有强韧性高、抗止裂能力和抗海水腐蚀能力强的优点，大幅度提高海底管线钢使用的安全性。3、不添加Cu、Cr、Ni、V等贵重合金，单纯对工艺进行精确调整，与传统成分体系相比节省成本。
附图说明
图1为实施例1的金相组织图(500×)；
图2为实施例2的金相组织图(500×)；
图3为实施例3的金相组织图(500×)；
图4为实施例4的金相组织图(500×)；
图5为实施例5的金相组织图(500×)；
图6为实施例6的金相组织图(500×)；
图7为实施例7的金相组织图(500×)；
图8为实施例8的金相组织图(500×)；
图9为实施例9的金相组织图(500×)；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
本发明一种经济型低硬度海底管线钢L485MO及其生产方法包括转炉炼钢、炉外精炼、连铸、加热、轧制、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
(1)化学成分：质量百分含量为：C：0.060-0.080％，Si:0.10-0.15％，Mn：1.50-1.70％，P≤0.008％，S≤0.001％，Als：0.015-0.035％，Nb：0.050-0.060％，Ti：0.005-0.020％，Mo：0.10-0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸坯取样检验钢中的气体N≤45ppm、H≤1.5ppm、O≤10ppm。
(2)炼钢工序：转炉工序采用双渣法，使有害元素P降至0.008wt％以下，炉后出钢结束后采用铝粒脱氧，保证成品[O]含量在10ppm以下，同时精炼工序采用大渣量炉外精炼，即加入9-11kg石灰/吨钢，使有害元素S降至0.001wt％以下，精炼过程保证微正压操作，连铸采用管线钢专用保护渣，减少过程增[N]、[O]。调整连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，减少铸坯偏析和缩孔，改善铸坯内部质量。
(3)轧制工序：粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率不低于24％，精轧采用非常规的甩机架模式，根据钢带厚度决定甩1-2台机架，厚度小于等于8mm不甩机架，厚度大于8mm且小于13mm甩1台机架，厚度大于等于13mm甩2台机架；通过计算设定终轧温度820-840℃，终轧后采用驰豫相变工艺，放钢温度设定780-800℃。
(4)冷却工序：冷速20-30℃/s。
(5)卷取工序：卷取温度380-420℃。
实施例1
本实施例生产海底管线钢钢带厚度为3mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率24％，不甩机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表1：
表1 3mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图1显示，实施例1生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级13级；表1显示，产品强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足APISpec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例2
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为3mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率24％，不甩机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表2：
表2 3mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图2显示，实施例2生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级13级；表2显示，产品强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足APISpec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例3
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为3mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率24％，不甩机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表3：
表3 3mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图3显示，实施例3生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体,晶粒度评级13级；表3显示，产品强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足APISpec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例4
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为12mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率25％，甩1台机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表4：
表4 12mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图4显示，实施例4生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体；晶粒度评级12.5级；表4显示，具有强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足APISpec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例5
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为12mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率25％，甩1台机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表5：
表5 12mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图5显示，本实施例生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级12.5级；表5显示，产品具有强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足API Spec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例6
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为12mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率25％，甩1台机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表6：
表6 12mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图6显示，本实施例生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级12.5级；表6显示，实施例6生产的海底用管线钢L485MO,具有强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足API Spec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例7
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为20mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率26％，甩2台机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表7：
表7 20mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图7显示，本实施例生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级12级；表7显示，实施例7生产的海底用管线钢L485MO,具有强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足API Spec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例8
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为20mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率26％，甩2台机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表8：
表8 20mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图8显示，本实施例生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级12级；表8显示，产品具有强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足APISpec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
实施例9
本实施例生产海底用管线钢L485MO钢带厚度为20mm，连铸凝固末端轻压下总压下量8mm，轧制工序粗轧采用3+5道次轧制，R2粗轧末道次压下率26％，甩2台机架，连铸坯具体成分，其它生产工艺参数及性能控制如表9：
表9 20mm厚度成分(wt％)、工艺及性能
图9显示，本实施例生产的海底用管线钢L485MO组织为不规则的针状铁素体，晶粒度评级12级；表9显示，产品具有强度适中，拉伸、弯曲、冲击、金相、落锤等实验项目满足APISpec 5L(46版)PSL2要求，屈强比及硬度值低且稳定，CTOD外委实验合格。
Claims (7)
1.一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，其特征在于：所述管线钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.060-0.080%，Si:0.10-0.15%，Mn：1.50-1.70%，P≤0.008%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.050-0.060%，Ti：0.005-0.020%，Mo：0.10-0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，包括转炉炼钢、炉外精炼、连铸、加热、轧制、冷却和卷取工序，其特征在于：所述连铸工序，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.060-0.080%，Si:0.10-0.15%，Mn：1.50-1.70%，P≤0.008%，S≤0.001%，Als：0.015-0.035%，Nb：0.050-0.060%，Ti：0.005-0.020%，Mo：0.10-0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，其特征在于：所述轧制工序，粗轧采用3＋5道次轧制，R2粗轧末道次压下率≥24%，精轧根据生产带钢厚度决定甩0-2台机架：当带钢厚度≤8mm时，不甩机架；8mm＜带钢厚度＜13mm时，甩1台机架；带钢厚度≥13mm时，甩2台机架。
4.如权利要求2或3所述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，其特征在于：所述轧制工序，终轧温度820-840℃，终轧后采用驰豫相变工艺，放钢温度设定780-800℃；卷取温度380-420℃，冷速20-30℃/s。
5.如权利要求2所述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO的生产方法，其特征在于：所述转炉炼钢工序，采用双渣法冶炼，炉后出钢结束后采用铝粒脱氧；所述精炼工序每吨钢加入9-11kg石灰；所述炉外精炼工序，精炼过程保证微正压操作；所述连铸工序，采用管线钢专用保护渣；调整连铸凝固末端轻压下总压下量8mm；铸坯取样检验钢中的气体N≤45ppm、H≤1.5ppm、O≤10ppm。
6.如权利要求1所述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，其特征在于：所述管线钢钢带厚度为3-20mm；钢带屈服强度530-558MPa，抗拉强度630-669MPa，屈强比≤0.85，延伸率≥35%，硬度值≤标准要求上限值30HV10。
7.如权利要求1所述的低屈强比低硬度海底管线钢L485MO，其特征在于：所述管线钢钢带厚度方向上金相组织为细小均匀的针状铁素体，晶粒度为12-13级。
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| CN102851587A (zh) * | 2012-09-06 | 2013-01-02 | 江苏沙钢集团有限公司 | 抗变形x80-x100管线钢板及其制造方法 |
| CN103147000A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-12 | 钢铁研究总院 | 多边形铁素体+针状铁素体双相钢板/带及生产方法 |
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| US20190211430A1 (en) * | 2016-06-22 | 2019-07-11 | Jfe Steel Corporation | Hot-rolled steel sheet for heavy-wall, high-strength line pipe, welded steel pipe for heavy-wall, high-strength line pipe, and method for producing the welded steel pipe |
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