CN113832415A - 一种x80级耐高温管线钢及其制造方法 - Google Patents

一种x80级耐高温管线钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种X80级长持久寿命耐高温管线钢，其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：C：0.05～0.09％、Mn：1.60～2.00％、Cu：0.05～0.14％、Ni：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Nb：0.020～0.050％、Ti：0.008～0.020％、Ca：0.001～0.005％、Al：0.020～0.040％。此外本发明还公开了上述X80级长持久寿命耐高温管线钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和铸造；(2)板坯加热；(3)轧制：控制冷却：控制开冷温度为760～800℃，然后以10～14℃/s的冷却速度冷却至停冷温度400～500；(4)空冷。本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢通过成分与工艺的优化设计，获得的管线钢不仅在室温和高温下具有优异的综合力学性能，而且还具有长持久寿命。

Description

一种X80级耐高温管线钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种管线钢及其制造方法，尤其涉及一种耐高温管线钢及其制造方法。
背景技术
油砂作为一种石油资源，其粘稠度高流动性差，常规的石油开采技术对油砂并不适用。在油砂的开采中，需要通过管道将高温高压的蒸汽注入到油井中，降低油砂的粘稠度，从而实现油砂的开采。油砂开采过程中使用的高温管道服役温度约350℃，输送的蒸汽压力约17MPa，这与传统管线钢的服役条件有很大的差异。
传统的管线钢主要用于石油、天然气资源的长距离输送，重点关注管线钢的室温强度、低温韧性及可焊性，在设计时并不考虑其高温强度及高温服役时的持久寿命(即抗蠕变性能)，传统的管线钢并不能直接应用于油砂资源的开采。
需要说明的是，传统的管线钢为了保证钢的可焊性，在成分设计中通常采用较低的碳当量，在控制低C的同时尽可能少地添加Mn、Cu、Ni、Cr、Mo等合金元素，同时辅以适量的微合金元素(Nb、V、Ti)。此外，为了保证管线钢的强韧性，常常还需采用适当的控轧控冷工艺以实现细晶强化和相变强化，但是，较低的合金元素含量不利于材料高温强度的保持和抗蠕变性能。
公开号为CN104264070B，公开日为2016年4月27日，名称为“一种薄规格X80管线钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种薄规格X80管线钢及其制造方法，该薄规格X80管线钢中的各化学元素质量百分比含量为：C：0.05～0.08％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.30～1.70％，P≤0.010％，S≤0.005％，Nb：0.020～0.060％，Ti：0.006～0.020％，Ni：0.10～0.30％，Cr：0.10～0.30％，Al：0.010～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。该管线钢这种低C无Mo、V的成分设计体系无法有效保证管线钢的高温强度。
公开号为CN101857945B，公开日为2011年9月7日，名称为“一种无Mo低Nb X80管线钢热轧钢板的制造方法”的中国专利文献公开看一种无Mo低Nb X80管线钢热轧钢板，其组成成分按重量百分比为：C：0.04～0.07％，Mn：1.70～1.90％，Si：0.15～0.30％，S≤0.003％，P≤0.012％，Ni：0.15～0.30％，Ti≤0.020％，Alt：0.015～0.040％，Nb：0.010～0.035％，N≤0.005％，O≤0.003％，Cu≤0.30％，Cr：0.10～0.25％，B≤0.0005％，Ca≤0.005％，其余为铁和不可避免杂质。该专利文献为了降低合金成本，采取了无Mo低Nb的设计思路，其化学成分设计虽然可以保证X80钢板的室温强度，但无Mo、低Nb和低C对钢高温强度的保持不利。
公开号为CN104264054B，公开日为2017年2月22日，名称为“一种550MPa级的耐高温管线钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种550MPa级的耐高温管线钢，该管线钢中的各化学元素质量百分比含量为：0.061％≤C≤0.120％，1.70％≤Mn≤2.20％，0.15％≤Mo≤0.39％，0.15％≤Cu≤0.30％，0.15％≤Ni≤0.50％，0.035％≤Nb≤0.080％，0.005％≤V≤0.054％，0.005％≤Ti≤0.030％，0.015％≤Al≤0.040％，0.005％≤Ca≤0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；其中所述耐高温管线钢的微观组织包括均匀的针状铁素体组织+少量M-A组元形成的基体；所述M-A组元的体积百分比≤10％。该管线钢虽然在室温下强度可以达到X80级，且在高温下仍然具有优异的屈服强度和抗拉强度，但是，该管线钢缺乏长持久寿命的特性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种X80级长持久寿命耐高温管线钢，该管线钢不仅在室温和高温下具有优异的屈服强度和抗拉强度，而且还具有长持久寿命，能够有效应用于制造油砂开采用高温管道，具有良好的推广前景和应用价值。
为了实现上述目的，本发明提供了一种X80级长持久寿命耐高温管线钢，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述元素：
C：0.05～0.09％、Mn：1.60～2.00％、Cu：0.05～0.14％、Ni：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Nb：0.020～0.050％、Ti：0.008～0.020％、Ca：0.001～0.005％、Al：0.020～0.040％。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，其各化学元素质量百分比为：
C：0.05～0.09％、Mn：1.60～2.00％、Cu：0.05～0.14％、Ni：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Nb：0.020～0.050％、Ti：0.008～0.020％、Ca：0.001～0.005％、Al：0.020～0.040％，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，本发明的技术方案是在C-Mn微合金钢的基础上，添加了较多的Cu、Ni、Cr、Mo多种合金元素来提高材料的高温强度，其具有以下优点：(1)Cu、Ni、Cr、Mo等元素具有固溶强化作用，可以有效提高钢的室温和高温强度；(2)Cr、Mo在高温下可以析出弥散细小的合金碳化物，提高材料的高温强度和抗蠕变性能；(3)加入的合金元素可以降低C的扩散系数，从而改善高温下的组织稳定性，提高高温强度；(4)Mo和Cr还能够强烈地提高淬透性，以促进针状铁素体的形成，从而提高材料的初始强度和高温下的组织稳定性，进而提高材料的高温强度。
在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
C：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，C是最基本的强化元素，C溶解在钢中可以形成间隙固溶体，起固溶强化的作用，C元素可以与强碳化物元素形成碳化物析出，则起到沉淀强化的作用。此外，C也是必要的奥氏体稳定化元素，可以提高钢的淬透性，并提高钢的强度。但是，需要注意的是，钢中C元素含量过高会对钢的延性、韧性和焊接性能产生不利影响。此外，随着钢中C元素含量的升高，NbC的完全固溶温度也会相应升高，此时，若要完全固溶NbC，则轧制所需的加热温度也会随之升高，并且会促进高温下NbC过早析出而粗化。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制C的质量百分比在0.05～0.09％之间。
Mn：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Mn是固溶强化元素，其是低合金高强钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。需要说明的是，Mn还是扩大γ相区的元素，其可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性。但是，钢中Mn元素含量过高时，容易在连铸坯中产生中心偏析，造成成分和组织分布的不均匀性，高温下还会加剧扩散，不利于钢的高温性能。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Mn的质量百分比在1.60～2.00％之间。
Cu、Ni：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Cu和Ni均是固溶强化元素，Cu元素可以有效改善钢的耐蚀性，Ni元素可以改善钢的韧性及Cu在钢中引起的热脆性。此外，需要说明的是，Cu元素还可以降低钢中C元素的扩散系数，提高组织的高温稳定性，有利于获得较高的高温强度。基于此，为了使Cu和Ni元素在本发明中有效发挥其有益效果，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Cu的质量百分比在0.05～0.14％之间，控制Ni的质量百分比在0.10～0.30％之间。
Cr：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Cr是提高钢的淬透性的重要元素，其可以促进针状铁素体的形成，有效提高钢的强度。而且当钢中Cr元素含量在0.10％以上时，能有效改善钢的耐腐蚀性能，但若太高的Cr和Mn同时加入钢中，则会导致低熔点Cr-Mn复合氧化物形成，在热加工过程中形成表面裂纹，同时会严重恶化材料的焊接性能。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Cr的质量百分比在0.10～0.30％之间。
Mo：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Mo元素是固溶强化元素，且其可以扩大γ相区，降低钢的γ→α相变温度，提高钢的淬透性，促进针状铁素体的形成，细化组织并提高材料的强度。此外，需要说明的是，Mo元素还可以降低C的扩散系数，提高组织高温稳定性，有利于材料获得较高的高温强度。不过，Mo元素含量过多会促进M-A岛的形成，对材料的韧性不利，并且会显著提高合金成本。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Mo的质量百分比在0.10～0.30％之间。
Nb：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Nb是低碳微合金钢的重要元素之一。在热轧过程中，固溶的Nb元素可以应变诱导析出形成Nb(C,N)粒子，可以延迟奥氏体再结晶，提高钢的奥氏体再结晶温度，有利于细化转变后的组织，提高材料的强度和韧性。此外，固溶的Nb元素在冷却过程中以第二相粒子NbC在基体内弥散析出，可以起到析出强化作用。但是，需要注意的是，过高含量的Nb并不能够完全固溶，不仅发挥不了作用而且会增加生产成本，还会使得NbC在高温下过早析出，形成尺寸较大的NbC，反而会不利于材料通过析出强化来提高强度。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Nb的质量百分比在0.020～0.050％之间。
Ti：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Ti是一种强烈的碳氮化物形成元素，其可以起到固氮的作用，从而改善材料的韧性。此外，Ti的未溶的碳氮化物在钢加热时可以阻止奥氏体晶粒的长大，在高温奥氏体区粗轧时析出的TiN和TiC可有效抑制奥氏体晶粒长大。另外在焊接过程中，钢中的TiN和TiC粒子能显著阻止热影响区晶粒长大，从而可以有效改善钢板的焊接性能。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Ti的质量百分比在0.008～0.020％之间。
Ca：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Ca主要用于实现夹杂物改性，使得夹杂物形态球化并且使得其分布均匀，从而改善钢板的各向异性，提高低温韧性。基于此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Ca的质量百分比在0.001～0.005％之间。
Al：在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，Al元素主要是用于钢的脱氧，钢中添加适量的Al有利于细化晶粒，改善钢材的强韧性能。但是，需要注意的是，钢中A1元素含量的增加会使得钢中形成Al的氧化物，从而会降低母材和焊接热影响区的韧性。基于此，综合考虑Al元素对钢的性能改善效果以及不利影响，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Al的质量百分比在0.020～0.040％之间。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，其还满足：Cr/Mo＝0.8～1.5。上述Cr和Mo均分别表示对应元素的质量百分比含量。
在上述技术方案中，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，在控制单一元素含量的同时，通过控制Cr/Mo＝0.8～1.5，可以有效保证本发明X80级长持久寿命耐高温管线钢的优异性能。Cr和Mo都是重要的碳化物形成元素，在高温下可以析出M2C、M7C3、M23C6、M6C等多种碳化物，适当的Cr/Mo可以促进不同类型碳化物的竞争形核，有效延缓碳化物的粗化，有利于提高材料的抗蠕变性能，但钢中Cr/Mo过高时会加速碳化物的粗化从而降低抗蠕变性能。因此，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中控制Cr/Mo在0.8～1.5之间。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，在其他不可避免的杂质中，P≤0.01％，并且/或者S≤0.005％。
上述技术方案中，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，P和S均是钢中不可避免的杂质元素，易形成偏析、夹杂等缺陷，对材料的韧性不利，在钢中P和S元素含量越低越好。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，其微观组织为针状铁素体+M-A组元，其中M-A组元的体积百分比≤5％。
上述技术方案中，本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢为了获得长持久寿命和耐高温性能，设计微观组织为针状铁素体+M-A组元(马氏体-残余奥氏体组元)，控制微观组织中的M-A组元的体积百分比≤5％。需要说明的是，一方面针状铁素体组织相比多边形铁素体组织更细小，有利于通过界面强化提高强度；另一方面，针状铁素体组织相比马氏体组织基体中位错密度更低，有利于通过提高高温下的组织稳定性提高高温强度。相应地，M-A组元是控轧后冷却过程中的过冷奥氏体转变的，在高温下不稳定，易析出渗碳体，其体积百分比过高会导致组织中出现较多粗大的渗碳体，对钢的高温强度和抗蠕变性能不利。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，所述针状铁素体的平均有效晶粒尺寸为5～15μm。
上述技术方案中，晶粒细化虽然可有效提高材料的室温强度，但过细的晶粒不利于获得优异的抗蠕变性能，因此控制针状铁素体的平均有效晶粒尺寸在5～15μm之间，可以平衡强度和抗蠕变性能的需求。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，所述针状铁素体中的大角度晶界体积百分含量≥40％。
上述技术方案中，需要说明的是，角度晶界是指晶体学上位相位差大于15度的晶界，保证针状铁素体中的大角度晶界体积百分含量≥40％有利于提高钢的抗蠕变性能。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，所述针状铁素体上还弥散分布有Cr、Mo沉淀析出的合金碳化物M2C、M7C3、M23C6、M6C，所述合金碳化物的平均尺寸为10～80nm。
在本发明上述技术方案中，针状铁素体上还弥散分布有Cr、Mo沉淀析出的合金碳化物，Cr、Mo的合金碳化物在管道服役温度下可以长期维持有效的析出强化作用，从而提高钢的高温强度和抗蠕变性能。
进一步地，在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，其性能满足下述各项的至少其中之一：屈服强度Rt0.5≥550MPa，抗拉强度Rm≥625MPa，延伸率A50.8≥16％，屈强比Rt0.50/Rm≤0.93；其在350℃下的屈服强度Rt0.5≥520MPa，抗拉强度Rm≥645MPa。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种X80级长持久寿命耐高温管线钢的制造方法，采用该制造方法制得的X80级长持久寿命耐高温管线钢的屈服强度Rt0.5≥550MPa，抗拉强度Rm≥625MPa，延伸率A50.8≥16％，屈强比Rt0.50/Rm≤0.93；其在350℃下的屈服强度Rt0.5≥520MPa，抗拉强度Rm≥645MPa，不仅在室温和高温下具有优异的综合力学性能，而且还具有长持久寿命。
为了实现上述目的，本发明提出了上述的X80级长持久寿命耐高温管线钢的制造方法，包括步骤：
(1)冶炼和铸造；
(2)板坯加热；
(3)轧制；
(4)控制冷却：控制开冷温度为760～800℃，然后以10～14℃/s的冷却速度冷却至停冷温度400～500℃；
(5)空冷。
在本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢的制造方法中，通过对工艺条件尤其是冷却工艺参数的控制，使采用本发明所述的制造方法所制得的X80级长持久寿命耐高温管线钢具有针状铁素体+M-A组元的微观组织，保证本发明X80级长持久寿命耐高温管线钢具有优异的性能。
在步骤(4)的控制冷却过程中，在冷却步骤中，采用中等的冷却速度和停冷温度可以降低初始组织中可动位错密度，同时在400～500℃停冷温度范围内Cr、Mo具有较高的可移动性，可以促进均匀弥散的合金碳化物的析出，另外，还可以控制MA岛的体积分数，从而改善组织的高温稳定性，有效提高材料的高温强度和抗蠕变性能。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(2)中，板坯加热温度为1150～1250℃，板坯保温的保温系数为1.5～2.5min/mm。
在本发明上述技术方案中，控制板坯加热温度在1150～1250℃之间，对板坯进行高温加热，高温加热可以使组织中碳化物充分溶解，避免在后续组织转变中出现粗大的碳化物。此外，高温加热还可以保证钢中的Nb元素充分固溶，充分发挥Nb在阻碍再结晶和晶粒长大方面的作用，以及提高Nb在轧制和冷却过程中的析出强化作用，从而提高材料的高温强度。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(3)中，粗轧开轧温度为1100～1200℃，粗轧终轧温度为1000～1050℃；精轧开轧温度为860～900℃，精轧终轧温度为820～850℃，精轧压缩比为3T～7T，T表示成品钢板厚度。
在上述技术方案中，控制粗轧开轧温度为1100～1200℃，粗轧终轧温度为1000～1050℃，在奥氏体完全再结晶区进行粗轧，可以有效避免混晶的出现，获得均匀细小的初始奥氏体晶粒，有利于提高材料最终组织性能的均匀性。相应地，控制精轧开轧温度为860～900℃，精轧终轧温度为820～850℃，在奥氏体未再结晶区进行精轧，加之3T～7T的精轧压缩比，可以有效细化晶粒尺寸，有利于提高最终组织的强度。
本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
(1)本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢在低C微合金化成分的基础上，适当提高钢中C元素的含量，添加Cu、Ni、Cr、Mo合金元素，以提高在高温下的固溶强化和析出强化作用。
(2)本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢通过添加Mo、Cr等合金元素，可以降低高温下C元素的扩散系数，控制高温下碳化物的析出，延缓碳化物的粗化，提高组织的高温稳定性，从而可以有效提高材料的高温强度和抗蠕变性能。
(3)本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢通过Nb-Ti形成的微合金碳氮化物细化晶粒同时强化基体。
(4)本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢通过优化的控轧控冷工艺，采用合理的制造工艺，可以获得具有纳米级合金碳化物的针状铁素体+M-A组元(体积百分比≤5％)微观组织，可以有效提高管线钢的室温强度和高温强度。
综上所述可以看出，本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢通过合理的化学成分设计，配合优化的制造工艺可以获得具有优异性能的管线钢。该X80级长持久寿命耐高温管线钢在室温下屈服强度Rt0.5≥550MPa，抗拉强度Rm≥625MPa，延伸率A50.8≥16％，屈强比Rt0.50/Rm≤0.93；其在350℃下的屈服强度Rt0.5≥520MPa，抗拉强度Rm≥645MPa，具有持久的使用寿命以及优异的室温及高温综合力学性能。
本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢可以用于制造油砂开采用高温管道，在350℃-200MPa的服役条件下具有足够的高温强度，且预期持久寿命长于20年，具有良好的推广前景和应用价值。
附图说明
图1为实施例3的X80级长持久寿命耐高温管线钢的典型显微组织图。
图2示意性地显示了本发明所述X80级长持久寿命耐高温管线钢的持久寿命预测图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例和说明书附图对本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6
实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢均采用以下步骤制得：
(1)按照表1所示的化学成分进行冶炼和铸造；
(2)板坯加热：控制板坯加热温度为1150～1250℃，控制板坯保温的保温系数为1.5～2.5min/mm；
(3)轧制：控制粗轧开轧温度为1100～1200℃，控制粗轧终轧温度为1000～1050℃；控制精轧开轧温度为860～900℃，控制精轧终轧温度为820～850℃，控制精轧压缩比为3T～7T，T表示成品钢板厚度；
(4)控制冷却：控制开冷温度为760～800℃，然后以10～14℃/s的冷却速度冷却至停冷温度400～500℃；
(5)空冷。
表1列出了实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢各化学元素质量百分比。
表1.(余量为Fe和其他除了P、S以外的不可避免的杂质)
Figure BDA0002553597360000101
表2列出了实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢的具体工艺参数。
表2.
Figure BDA0002553597360000102
将制得的实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢进行各项性能测试，所得的测试结果列于表3中。
表3-1和表3-2列出了实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢的性能测试结果。
表3-1.
Figure BDA0002553597360000103
Figure BDA0002553597360000111
表3-2.
Figure BDA0002553597360000112
由表3-1可以看出，本发明实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢具有优异的力学性能。在室温情况下，各实施例管线钢的屈服强度Rt0.5均≥550MPa，抗拉强度Rm均≥625MPa，延伸率A50.8均≥16％，屈强比Rt0.50/Rm均≤0.93；在350℃高温情况下，各实施例管线钢的屈服强度Rt0.5均≥520MPa，抗拉强度Rm均≥645MPa。各实施例的X80级长持久寿命耐高温管线钢产品均具有良好的综合力学性能，在室温和高温情况下均具有优异的强度和拉伸性能。
由表3-2可以看出，本发明实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢具有长持久寿命，将实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢在比实际服役条件更高的温度和应力下进行蠕变试验，可以较快获得持久寿命，将应力和对应持久寿命的点绘制在图2中，通过回归并延长回归线，可以有效预测管线钢在低应力下的持久寿命。通过该方法预测的实施例1-6在350℃-200MPa的持久寿命均长于20年，可以满足使用需求。
图1为实施例3的X80级长持久寿命耐高温管线钢的典型显微组织图。
如图1所示，在实施例3的X80级长持久寿命耐高温管线钢中，其微观组织为针状铁素体+M-A组元，其中针状铁素体上还弥散分布有Cr、Mo沉淀析出的合金碳化物M2C、M7C3、M23C6、M6C。通过常规统计计算可得，微观组织中M-A组元的体积百分比≤5％，针状铁素体的平均有效晶粒尺寸为5～
15μm，针状铁素体中的大角度晶界体积百分含量≥40％，针状铁素体上还弥散分布合金碳化物的平均尺寸为10～80nm。
图2示意性地显示了本发明所述X80级长持久寿命耐高温管线钢的持久寿命预测图。
如图2所示，将实施例1-6的X80级长持久寿命耐高温管线钢在比实际服役条件更高的温度和应力下进行蠕变试验，可以较快获得持久寿命，将应力和对应持久寿命的点绘制在图2中，通过回归并延长回归线，可以有效预测管线钢在低应力下的持久寿命。
综上所述可以看出，本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢通过合理的化学成分设计，配合优化的制造工艺可以获得具有优异性能的管线钢。该X80级长持久寿命耐高温管线钢屈服强度为屈服强度Rt0.5≥550MPa，抗拉强度Rm≥625MPa，延伸率A50.8≥16％，屈强比Rt0.50/Rm≤0.93；其在350℃下的屈服强度Rt0.5≥520MPa，抗拉强度Rm≥645MPa，具有持久的使用寿命以及优异的室温及高温综合力学性能。
本发明所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢可以用于制造油砂开采用高温管道，在350℃-200MPa的服役条件下具有足够的高温强度，且预期持久寿命长于20年，具有良好的推广前景和应用价值。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，其除了Fe以外还含有质量百分含量如下的下述元素：
C：0.05～0.09％、Mn：1.60～2.00％、Cu：0.05～0.14％、Ni：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Nb：0.020～0.050％、Ti：0.008～0.020％、Ca：0.001～0.005％、Al：0.020～0.040％。
2.如权利要求1所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其各化学元素质量百分比为：
C：0.05～0.09％、Mn：1.60～2.00％、Cu：0.05～0.14％、Ni：0.10～0.30％、Cr：0.10～0.30％、Mo：0.10～0.30％、Nb：0.020～0.050％、Ti：0.008～0.020％、Ca：0.001～0.005％、Al：0.020～0.040％，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
3.如权利要求1或2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，其还满足：Cr/Mo＝0.8～1.5。
4.如权利要求2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中，P≤0.01％，并且/或者S≤0.005％。
5.如权利要求1或2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，其微观组织为针状铁素体+M-A组元，其中M-A组元的体积百分比≤5％。
6.如权利要求1或2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，所述针状铁素体的平均有效晶粒尺寸为5～15μm。
7.如权利要求1或2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，所述针状铁素体中的大角度晶界体积百分含量≥40％。
8.如权利要求1或2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，所述针状铁素体上还弥散分布有Cr、Mo沉淀析出的合金碳化物M2C、M7C3、M23C6、M6C，所述合金碳化物的平均尺寸为10～80nm。
9.如权利要求1或2所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢，其特征在于，其性能满足下述各项的至少其中之一：屈服强度Rt0.5≥550MPa，抗拉强度Rm≥625MPa，延伸率A50.8≥16％，屈强比Rt0.50/Rm≤0.93；其在350℃下的屈服强度Rt0.5≥520MPa，抗拉强度Rm≥645MPa。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的X80级长持久寿命耐高温管线钢的制造方法，其特征在于，包括步骤：
(1)冶炼和铸造；
(2)板坯加热；
(3)轧制；
(4)控制冷却：控制开冷温度为760～800℃，然后以10～14℃/s的冷却速度冷却至停冷温度400～500℃；
(5)空冷。
11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，板坯加热温度为1150～1250℃，板坯保温的保温系数为1.5～2.5min/mm。
12.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，粗轧开轧温度为1100～1200℃，粗轧终轧温度为1000～1050℃；精轧开轧温度为860～900℃，精轧终轧温度为820～850℃，精轧压缩比为3T～7T，T表示成品钢板厚度。
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