CN115612919B - 一种耐酸抗氢x70管线钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐酸抗氢X70管线钢及其制备方法。该耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：C:0.02～0.05wt％、Si:0.15～0.38wt％、Mn:1.2～1.4wt％、P≤0.005wt％、S≤0.005wt％、Ca:0.004～0.008wt％、Al:0.004～0.006wt％、Cr:0.25～0.50wt％、Ti:0.008～0.016wt％、Nb:0.005～0.08wt％、Mg:0.002～0.004wt％，其中Mg、Ti、Ca元素质量添加比为1:(3.8～4.2):(1.8～2.2)，其他为Fe及不可避免的杂质；所述耐酸抗氢X70管线钢制备过程中，RH炉精炼时，分批次依次加入Mg、Ti、Ca，且Ti和Mg添加的时间间隔不超过3min，Ca与Ti添加的时间间隔在3～5min内。本发明基于第三代夹杂物冶金技术，通过合理添加Mg、Ti、Ca元素进行复合脱氧，在不大幅增加材料制备成本的前提下实现了钢铁材料优异的耐酸抗氢性能。

Description

一种耐酸抗氢X70管线钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及X70管线钢技术领域，具体涉及一种耐酸抗氢X70管线钢及其制备方法。

背景技术

我国西部地区风电能源充足，但风电能源存在并网困难，且当电网出现供过于求或输电阻塞时，就无法消纳电站送出的风电电力，造成大量的能源浪费。因此，将电能转化为“绿氢”氢能加以存储并输运，是有望解决当前弃风弃电现象的有效手段。当前高强管线钢的成分及工艺特征主要针对油气运输，输氢管道用钢主要以低强度级别X52及以下为主。因此，在当前“双碳”背景下，合理应用“绿氢”能源解决当前我国能源分布与使用矛盾，开发高性能输氢管线专用钢具有极大的应用前景。

输氢管道在服役过程中面临的最为严峻的风险之一就是氢脆(HE)和氢致开裂(HIC)。管内氢气分子在一定的外界压力作用下，会发生氢分子的裂解以原子的形式进入钢内，由于氢原子尺寸下，在钢铁材料内部扩散系数大，易于在钢中缺陷处聚集，导致氢原子将再次结合形成氢分子，而当结合形成的氢分子聚集到一定程度后，将产生较大的内部氢压使得材料内部出现氢致裂纹，严重危害高强输氢管道的服役安全，因此，如何控制钢中氢分子的聚集过程，降低其内部有害游离氢发生聚集从而抑制内部氢压的形成，是开发高性能输送管道的关键。

当前，通过向钢中通过合金化或冶金手段引入大量的氢陷阱捕获钢中有害游离氢原子，是提高材料抗氢脆能力的主要手段。如发明专利CN114480975A通过Nb、V微合金化技术结合控轧控冷原理，开发出经济型X65级耐酸管线钢；发明专利CN109234618A公开了一种经济型抗HIC管线钢板X70MS及其制造方法，采用超低碳、中高锰含量+少量Nb、V、Ti为主的微合金成分设计，采取控制轧制和冷却工艺得到均匀的多边形铁素体组织，从而获得具备高强度、高韧性的和高抗HIC性能的管线钢。

然而，在以上引述的公开发明中，利用微合金化向钢中引入碳化物析出的方法，在实现通过碳化物制造氢陷阱的同时会造成炼钢成本的升高，不适用于大规模长输管线钢的制备；而采用控轧控冷工艺制备的管线钢材料高度依赖于工艺设备条件，并对硫含量控制要求较高，基体组织仍以块状铁素体为主，抗氢机理不明确，整体经济性不强。

发明内容

针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种耐酸抗氢X70管线钢及其制备方法，基于第三代夹杂物冶金技术，通过合理添加Mg、Ti、Ca元素进行复合脱氧，在不大幅增加材料制备成本的前提下实现了钢铁材料优异的耐酸抗氢性能。

本发明采用如下技术方案来实现上述目的：

本发明提供一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：C:0.02～0.05wt％、Si:0.15～0.38wt％、Mn:1.2～1.4wt％、P≤0.005wt％、S≤0.005wt％、Ca:0.004～0.008wt％、Al:0.004～0.006wt％、Cr:0.25～0.50wt％、Ti:0.008～0.016wt％、Nb:0.005～0.08wt％、Mg:0.002～0.004wt％，其中Mg、Ti、Ca元素质量添加比为为1:(3.8～4.2):(1.8～2.2)，其他为Fe及不可避免的杂质；

所述耐酸抗氢X70管线钢的制备包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、连轧；

其中RH炉精炼时，分批次依次加入Mg、Ti、Ca，且Ti和Mg添加的时间间隔不超过3min，Ca与Ti添加的时间间隔在3～5min内。

本发明利用Mg、Ti、Ca进行复合脱氧，由于Mg具有较强的脱氧能力和较低的密度，能迅速降低钢液中的溶氧量；随后，由于Ti脱氧产物与铁液之间的界面能低具备较高的均相形核率，在较短的时间内加入Ti脱氧剂可在钢液内部生成大量的高温氧化物核心，且在较低的钢液溶氧量下，Ti的氧化物不易发生长大；Ti脱氧过程结束后，加入Ca后会进一步降低钢液溶氧量、促进夹杂物球化，且可以填补镶嵌夹杂物表面空位，抑制氧化物核心长大的同时，提供氢陷阱位点。另外，由于TiOx原生夹杂颗粒具有阳离子空位，可促进MnS和TiN等粒子优先在TiOx夹杂物表面以多点异质析出的方式形核，从而最终在钢中得到具有多重镶嵌界面结构的复杂夹质。同时，TiOx夹杂物还会形成含有Mn的Ti-Mn-O复合夹杂物，形成贫Mn区，Mn作为扩大奥氏体相区元素，不仅会细化原奥氏体晶粒，还会促进钢中针状铁素体的形成。

本发明就管线钢耐酸性能而言，引入大量的小尺寸具备多重镶嵌界面结构特征的非金属夹杂物，同时使得单个夹杂物具备多个氢吸附位点，从而让管线钢获得大量的有利不可逆氢陷阱，可显著提高材料抗氢致开裂性能；同时，多重镶嵌界面结构特征的夹杂物还会促进针状铁素体在其周围的形核，进一步提高材料的抗氢性能及低温韧性。

优选的，铁水预处理后，铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％。

优选的，转炉冶炼后，铁水中C含量在0.02～0.05wt％，P含量≤0.005wt％。

优选的，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，底部吹氩流量为50～80L/min，吹氩喷粉时间为25～30min，降低S含量至≤0.005wt％。

优选的，刚水进站后炉中真空度≤1mbar，出站时刚液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％。

优选的，板坯浇注后进行连铸连轧工艺，采用全保护浇注技术，浇铸后采用铸造坯凝固末端动态轻压下技术，采用深入时长水口及钢包-中间包-结晶器之间的严密封闭技术，控制过热度25～30℃。

优选的，采用中薄板连铸连轧工艺，板坯厚度150mm，粗轧温度1150℃，精轧温度940℃，最终热轧板厚度30mm。

本发明提供的耐酸抗氢X70管线钢，所述耐酸抗氢X70管线钢的制备包括以下步骤：

(1)铁水预处理：分别对铁水进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使得铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％；

(2)转炉冶炼：转炉冶炼采取顶吹和底部搅拌同时进行，出钢时采用挡渣操作防止回磷，控制碳含量0.02wt％～0.025wt％，P含量低于0.005wt％；

(3)LF炉精炼，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，保持底部吹氩流量50～80L/min，吹氩喷粉时间25～30min，降低硫含量至≤0.005wt％；

(4)RH炉精炼，钢水RH进站后控制炉中真空度≤1mbar，根据成分设计分批次加入对应的合金脱氧元素，RH出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％；

(5)连铸连轧。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过合理添加Mg、Ti、Ca元素进行复合脱氧，一方面能有效提高钢中夹杂物形核数量，抑制夹杂物长大，并降低钢中有害非金属夹杂物如MnS、Al₂O₃等的尺寸及数量；另一方面，通过Mg、Ti、Ca元素进行复合脱氧时还有利于形成多重复合镶嵌界面特征的夹杂物，实现单个夹杂物提供多重氢捕获陷阱，为降低钢中有害的游离氢起到显著的促进作用；同时，本发明形成的夹杂物能有效细化晶粒，促进晶内针状铁素体的析出，增大材料低温冲击韧性，显著提高管线钢抗氢致开裂性能；

(2)本发明结合了第三代夹杂物冶炼方法，通过Mg、Ti、Ca复合脱氧方法，有效调控了钢中夹杂物尺寸及数量以及形态功能特征，并通过夹杂物有效细化了晶粒尺寸、促进钢中针状铁素体的析出，保证了管线钢材料低温韧性及力学性能的同时，增强了材料抗氢致开裂能力，且工艺简单，制备成本低，具有大规模生产及应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1-3制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中多重镶嵌界面结构特征的夹杂物示意图；

图2为本发明实施例1中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图3为本发明实施例2中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图4本发明实施例3中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图5为对比例1中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图6为对比例2中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图7为对比例3中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图8为对比例4中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物扫描电镜图，其中A为钢中典型夹杂物10000倍下扫描电镜形貌图，B为扫描电镜1000倍下夹杂物分布形貌图；

图9为实施例1-3和对比例1-4中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物80张2000放大倍数下的总数统计结果；

图10为实施例1-3和对比例1-4中制备得到的耐酸抗氢X70管线钢中典型夹杂物尺寸分布统计图，其中A为实施例1-3夹杂物尺寸分布统计图，B为对比例1-4夹杂物尺寸分布统计图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。

以下各实施例，仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；在本发明实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

发明人在前期的工作中，发明专利CN108998746B中，通过添加Mg、Ti脱氧改性使得钢中夹杂物细小弥散分布从而达到了抗氢致开裂的目的，本发明是在上述研究的基础上，进一步进行升级改进，通过Mg-Ti-Ca三元复合夹杂物改性工艺，获得了具备数量多、尺寸细小、分布弥散以及多重复合镶嵌界面特征的抗氢功能夹杂，且有利于促进具备良好抗氢止裂功能的针状铁素体析出，制备得到的X70级管线钢耐酸性抗氢性能更好。具体为：

本发明提供一种耐酸抗氢X70管线钢，包括以下重量百分比的成分，C:0.02～0.05wt％、Si:0.15～0.38wt％、Mn:1.2～1.4wt％、P≤0.005wt％、S≤0.005wt％、Ca:0.004～0.008wt％、Al:0.004～0.006wt％、Cr:0.25～0.50wt％、Ti:0.008～0.016wt％、Nb:0.005～0.08wt％、Mg:0.002～0.004wt％，其中Mg、Ti、Ca元素质量添加比为为1:(3.8～4.2):(1.8～2.2)，其他为Fe及不可避免的杂质。

上述耐酸抗氢X70管线钢的制备包括：铁水预脱硫—转炉冶炼—LF精炼—RH精炼—连铸—连轧，具体如下：

(1)铁水预处理，分别对铁水进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使得铁水中的S含量降低到≤0.06％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％；

(2)转炉冶炼，转炉冶炼采取顶吹和底部搅拌同时进行，出钢时采用挡渣操作防止回磷，控制碳含量0.02wt％～0.025wt％，P含量低于0.005wt％；

(3)LF炉精炼，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，保持底部吹氩流量50～80L/min，吹氩喷粉时间25～30min，降低硫含量至≤0.005wt％；

(4)RH炉精炼，钢水RH进站后控制炉中真空度≤1mbar，根据成分设计分批次加入对应的合金脱氧元素，RH出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％；

RH炉精炼时脱氧元素的加入顺序为Mg→Ti→Ca，其中Mg脱氧剂加入后，加入Ti脱氧剂的时间间隔不超过3min，随后加入Ca脱氧剂的时间在3～5min内。

(5)板坯浇注后进行连铸连轧工艺，采用全保护浇注技术，浇铸后采用铸坯凝固末端动态轻压下技术，采用深入时长水口及钢包-中间包-结晶器之间的严密封闭技术，控制过热度25-30℃；

(6)采用中薄板坯连铸连轧工艺，板坯厚度150mm，粗轧温度1150℃，精轧温度940℃，最终热轧板厚度30mm。

下面结合3个实施例，进一步对本发明的具体实施方式予以介绍，当然，这3个实施例仅为本发明所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。

实施例1

本发明实施例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

化学成分	含量(wt,％)
		C	0.03
Si	0.36
		Mn	1.23
P	0.003
		S	0.002
Ca	0.006
		Al	0.006
Cr	0.36
		Ti	0.011
Nb	0.006
		Mg	0.003
Fe及杂质	余量

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备包括以下步骤：

(1)铁水预处理：分别对铁水进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使得铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％；

(2)转炉冶炼：转炉冶炼采取顶吹和底部搅拌同时进行，出钢时采用挡渣操作防止回磷，控制碳含量0.02wt％～0.025wt％，P含量低于0.005wt％；

(3)LF炉精炼，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，保持底部吹氩流量60～80L/min，吹氩喷粉时间28min，降低硫含量至≤0.005wt％；

(4)RH炉精炼，钢水RH进站后控制炉中真空度≤1mbar，根据成分设计分批次加入对应的合金脱氧元素，RH出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％；

其中RH炉精炼时，分批次依次加入Mg、Ti、Ca，且Mg和Ti添加的时间间隔为3min，Ca与Ti添加的时间间隔为3min；

(5)板坯浇注后进行连铸连轧工艺，采用全保护浇注技术，浇铸后采用铸坯凝固末端动态轻压下技术，采用深入时长水口及钢包-中间包-结晶器之间的严密封闭技术，控制过热度25-30℃；

(6)采用中薄板坯连铸连轧工艺，板坯厚度150mm，粗轧温度1150℃，精轧温度940℃，最终热轧板厚度30mm。

实施例2

本发明实施例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备包括以下步骤：

(1)铁水预处理：分别对铁水进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使得铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％；

(2)转炉冶炼：转炉冶炼采取顶吹和底部搅拌同时进行，出钢时采用挡渣操作防止回磷，控制碳含量0.02wt％～0.025wt％，P含量低于0.005wt％；

(3)LF炉精炼，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，保持底部吹氩流量50～70L/min，吹氩喷粉时间30min，降低硫含量至≤0.005wt％；

(4)RH炉精炼，钢水RH进站后控制炉中真空度≤1mbar，根据成分设计分批次加入对应的合金脱氧元素，RH出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％；

其中RH炉精炼时，分批次依次加入Mg、Ti、Ca，且Mg和Ti添加的时间间隔为2min，Ca与Ti添加的时间间隔为5min；

(5)板坯浇注后进行连铸连轧工艺，采用全保护浇注技术，浇铸后采用铸坯凝固末端动态轻压下技术，采用深入时长水口及钢包-中间包-结晶器之间的严密封闭技术，控制过热度25-30℃；

(6)采用中薄板坯连铸连轧工艺，板坯厚度150mm，粗轧温度1150℃，精轧温度940℃，最终热轧板厚度30mm。

实施例3

本发明实施例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

化学成分	含量(wt,％)
		C	0.03
Si	0.22
		Mn	1.31
P	0.002
		S	0.002
Ca	0.008
		Al	0.005
Cr	0.32
		Ti	0.016
Nb	0.005
		Mg	0.004
Fe及杂质	余量

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备包括以下步骤：

(1)铁水预处理：分别对铁水进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使得铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％；

(2)转炉冶炼：转炉冶炼采取顶吹和底部搅拌同时进行，出钢时采用挡渣操作防止回磷，控制碳含量0.02wt％～0.025wt％，P含量低于0.005wt％；

(3)LF炉精炼，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，保持底部吹氩流量55～65L/min，吹氩喷粉时间25min，降低硫含量至≤0.005wt％；

(4)RH炉精炼，钢水RH进站后控制炉中真空度≤1mbar，根据成分设计分批次加入对应的合金脱氧元素，RH出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％；

其中RH炉精炼时，分批次依次加入Mg、Ti、Ca，且Mg和Ti添加的时间间隔为1min，Ca与Ti添加的时间间隔为3min；

(5)板坯浇注后进行连铸连轧工艺，采用全保护浇注技术，浇铸后采用铸坯凝固末端动态轻压下技术，采用深入时长水口及钢包-中间包-结晶器之间的严密封闭技术，控制过热度25-30℃；

(6)采用中薄板坯连铸连轧工艺，板坯厚度150mm，粗轧温度1150℃，精轧温度940℃，最终热轧板厚度30mm。

对比例1

本对比例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备与实施例1的不同之处在于：RH炉精炼时，仅添加了Ti、Ca且添加时间间隔为3min。

对比例2

本对比例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

化学成分	含量(wt,％)
		C	0.04
Si	0.26
		Mn	1.32
P	0.005
		S	0.0045
Ca	0.008
		Al	0.006
Cr	0.48
		Ti	0.016
Nb	0.007
		Mg	0.004
Fe及杂质	余量

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备与实施例1的不同之处在于：RH炉精炼时，Mg、Ti、Ca为同时添加。

对比例3

本对比例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备与实施例1的不同之处在于：RH炉精炼时，仅添加了Ca。

对比例4

本对比例提供了一种耐酸抗氢X70管线钢，包含以下重量百分比的成分：

上述耐酸抗氢X70钢线管的制备与实施例1的不同之处在于：RH炉精炼时，Mg和Ti添加的时间间隔为7min，Ca与Ti添加的时间间隔为8min。

性能测试：

将实施例1-3和对比例1-4制备得到的管线钢在扫描电镜下进行观察，结果如图2-8所示，在2000倍放大倍数下各拍摄80张进行典型夹杂物的统计，结果如图9、10所示，其中10A为实施例1-3中夹杂物尺寸分布统计图，10B为对比例1-4中夹杂物尺寸分布统计图。

进一步采用NACE TM0284-2016标准对制备得到的管线钢热轧板坯进行性能评价，结果如下表所示：

由图2-10和上表可以看出：

实施例1-3中夹杂物多为尺寸在5μm以下的球形，且数量相对较多，分布较为均匀，单个夹杂物内部由多项组分复合而成，类似图1中的镶嵌结构夹杂物特征。

而对比例1中，由于仅添加了Ti、Ca进行夹杂物改性，夹杂物形态为带有尖角的“眼”状，其尖角部位易于成为裂纹萌生位点，对材料抗氢性能不利；对比例2中，由于Mg-Ti-Ca为同时添加，夹杂物球化效果不佳，且内部夹杂物数量较少，夹杂物对有害氢原子的分散作用不够，导致最终HIC测试仍能观察到一定的氢致裂纹；对比例3中，由于仅添加了Ca元素，夹杂物随球化效果较好，但是夹杂物呈单相组成，单夹杂物界面效应不够，氢原子再分布作用同样不佳；对比例4中，夹杂物改性剂元素添加时间间隔较大，虽形成的夹杂物呈多相复合特征，但是夹杂物尺寸较大，复合夹杂物相组元数量较少，氢再分布作用同样不佳。

本申请中精炼时Mg、Ti、Ca三种元素的选择及添加顺序、间隔时间均是发明人经过长期的实验研究最终确定的，只有满足上述条件，才能保证夹杂物多呈多点异质复合镶嵌形态且尺寸较小，其主要原理在于先加入Mg后会迅速降低钢液中的氧含量，且Mg在RH炉中会迅速汽化并上浮；在较短的时间内继续加入Ti时，由于Ti的氧化物熔点高，易于被Mg气泡包裹并捕获，在钢液中会存留住大量细小、弥散的Mg-Ti复合夹杂物核心，同时具有较多阳离子空位的Ti氧化物会促进MnS、TiN在其表面的析出；在进一步加入Ca后，一方面会进一步降低钢液溶氧量，另一方面形成的CaS会进一步降低钢液中夹杂物表面能而使夹杂物球化，且Ca还可以填补镶嵌夹杂物表面空位，抑制氧化物核心长大的同时，提供氢陷阱位点，保证最终形成多点异质镶嵌结构特征的夹杂物。这类夹杂物界面复杂，单个夹杂物便具备多个氢捕获陷阱，同时还有助于晶内针状铁素体的形核，而针状铁素体通常认为可以提高材料的韧性和止裂性能，因此这类夹杂物具备多重有益耐酸、抗氢、增韧的效果。

经HIC敏感性测试结果显示，实施例1-3中制备得到的管线钢CLR(裂纹长度率)、CTR(裂纹厚度率)、CSR(裂纹敏感率)均为0，在规定的放大倍数下无可见HIC裂纹，均表现出良好的HIC抗性。

力学测试结果显示，实施例1-3和对比例1-4制备得到的管线钢虽然均满足国标规定的力学性能要求，但实施例1-3的各项力学性能指标更加优异。

在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，包含以下重量百分比的成分：C:0.02～0.05wt％、Si:0.15～0.38wt％、Mn:1.2～1.4wt％、P≤0.005wt％、S≤0.005wt％、Ca:0.004～0.008wt％、Al:0.004～0.006wt％、Cr:0.25～0.50wt％、Ti:0.008～0.016wt％、Nb:0.005～0.08wt％、Mg:0.002～0.004wt％，其中Mg、Ti、Ca元素质量添加比为1:(3.8～4.2):(1.8～2.2)，其他为Fe及不可避免的杂质；

所述耐酸抗氢X70管线钢的制备包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸、连轧；

其中RH炉精炼时，分批次依次加入Mg、Ti、Ca，且Ti和Mg添加的时间间隔不超过3min，Ca与Ti添加的时间间隔在3～5min内。

2.根据权利要求1所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，铁水预处理后，铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％。

3.根据权利要求1所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，转炉冶炼后，铁水中C含量在0.02～0.05wt％，P含量≤0.005wt％。

4.根据权利要求1所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，LF精炼时，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，底部吹氩流量为50～80L/min，吹氩喷粉时间为25～30min，降低S含量至≤0.005wt％。

5.根据权利要求1所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，RH精炼时，钢水进站后炉中真空度≤1mbar，出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，板坯浇注后进行连铸连轧工艺，采用全保护浇注技术，浇铸后采用铸造坯凝固末端动态轻压下技术，采用深入式长水口及钢包-中间包-结晶器之间的严密封闭技术，控制过热度25～30℃。

7.根据权利要求6所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，采用中薄板连铸连轧工艺，板坯厚度150mm，粗轧温度1150℃，精轧温度940℃，最终热轧板厚度30mm。

8.根据权利要求1所述的耐酸抗氢X70管线钢，其特征在于，所述耐酸抗氢X70管线钢的制备包括以下步骤：

(1)铁水预处理：分别对铁水进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使得铁水中的S含量降低到≤0.06wt％，Si含量降低到≤0.12wt％，P含量降低到≤0.008wt％；

(2)转炉冶炼：转炉冶炼采取顶吹和底部搅拌同时进行，出钢时采用挡渣操作防止回磷，控制碳含量0.02wt％～0.025wt％，P含量低于0.005wt％；

(3)LF炉精炼，采用硅钙合金粉末以氩气作为载气向钢水底部喷射处理，保持底部吹氩流量50～80L/min，吹氩喷粉时间25～30min，降低硫含量至≤0.005wt％；

(4)RH炉精炼，钢水RH进站后控制炉中真空度≤1mbar，根据成分设计分批次加入对应的合金脱氧元素，RH出站时钢液中H含量≤0.0001wt％，N含量≤0.0025wt％；

(5)连铸连轧。

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