CN116855836B - 一种低屈强比易焊接x90管件钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低屈强比易焊接X90管件钢的生产方法，钢的化学组成重量百分比为C=0.03%~0.05%、Si=0.20%~0.30%、Mn=1.72%~1.78%、P≤0.010%、S≤0.004%、Nb=0.060%~0.070%、Ti=0.015%‑0.025%、Ni=0.30%~0.35%、Mo=0.25%~0.30%、V=0.035%~0.045%、Cu=0.20%~0.30%、Alt=0.020%~0.040%、CEpcm≤0.20，余量为Fe和不可避免的杂质。采用“二次淬火+离线回火”的生产工艺，生产壁厚30~52mm钢板，获得5%~20%铁素体+15%~35%贝氏体+55%~75%回火索氏体的组织，使管件钢的强韧性达到了良好的匹配，钢板具有低成本、高强度、低屈强比及良好的可焊性。
Description
技术领域
本发明属于钢管制造技术领域，特别是一种低成本低屈强比易焊接X90管件钢的生产方法。
背景技术
随着世界范围内人们对能源的需求，油气资源主要利用长输管道进行输送。长输管道的组成是直管、弯管、三通管件钢焊接建成。目前国内使用的最高钢级三通管件钢为X80，为了进一步提高管道建设水平，降低钢管壁厚，提高管道输送压力，从而减少建设和运营成本。因此，研究X90高强钢三通管件制造迫在眉睫，国内也尚无相关研发试制经验，且X90高强钢三通管件钢是X80钢级过渡成为X100-X120超高强钢级的重要部分，表现出较高的应用价值与科学意义。
普通管线钢的三通管件钢制造通常采用中频加热+水急速冷却+回火工艺，但是针对高钢级大管径的三通管件钢，在加热成型过程中，为降低应力及中频加热趋肤效应使管件表面硬度过高，而内部却韧性不够，导致脆裂，加热温度与钢材相变温度相比更高，应用先进的控制冷却与控轧加工技术可以得到韧性更高的配合组织，钢材性能也发生改变对比管线钢，加热管件过程中需要的钢材组织、化学成分以及性能等存在较大差异。在此，要将制管时各个性能考虑在内，其中包括焊接性、成型性以及制成母管等，其中关键部分为加热钢管时成型后热处理产生的组织边缘，与影响性能等问题。
热处理钢管的生产要经历热加工过程，而针状铁素体作为热力学上非平衡的组织，对二次加热具有一定的敏感性，这使得管线钢原有组织和性能发生了严重的变化，降低了析出强化和细晶强化作用，从而导致力学性能的严重恶化。为保证管道的整体性能，研究X90高强钢三通管件的组织和性能的影响，对X90管件钢的实际生产具有重要的意义。
中国专利号CN112063918A公布了“一种低温高韧性X90钢级热煨弯管用管线钢板及其制造方法”，公开了的管线钢的化学成分重量百分比为C：0.05～0.10％、Mn：1.90～2.20％，Si：0.35～0.45％，S：≤0.001％，P：≤0.010％，Nb：0.03～0.045％、Ti：≤0.015％、V：≤0.008％，Alt：≤0.06％，N:≤0.0040％，O：≤0.004％，Mo：0.35～0.45％，Cu：≤0.30％、Ni：0.50～1.5％，Cr:0.25～0.45％，焊接敏感系数Pcm：0.23~0.28％。由于添加了贵重合金多，制造成本高，不使用工业化批量生产，而且只适用于制造热煨弯管，不适合三通管件钢的生产。
中国专利CN112126849A公布了“一种具有高强韧性的含稀土La和Ce元素的X90管线钢及其轧制方法”，该发明添加了贵重合金含量较高，制造成本高，同时只能适用于薄规格线路管的生产，不能生产三通管件钢，钢管未热处理。
中国专利CN105803327A公布了“一种经济型抗HIC的X90管线钢板及其制造方法”，该发明同样只适用于薄规格线路管的生产，其应用实例最大厚度才20mm，未提及钢管的热处理工艺。
发明内容
本发明旨在提供一种低成本低屈强比易焊接X90管件钢的生产方法，采用“二次淬火+离线回火”的生产工艺，生产壁厚30~52mm钢板，获得复相组织为5%~20%铁素体+15%~35%贝氏体+55%~75%回火索氏体的组织，使管件钢的强韧性达到良好的匹配。
本发明的实现方案：
一种低屈强比易焊接X90管件钢的生产方法，钢的化学组成重量百分比为C=0.03%~0.05%、Si=0.20%~0.30%、Mn=1.72%~1.78%、P≤0.010%、S≤0.004%、Nb=0.060%~0.070%、Ti=0.015%-0.025%、Ni=0.30%~0.35%、Mo=0.25%~0.30%、V=0.035%~0.045%、Cu=0.20%~0.30%、Alt=0.020%~0.040%、CEpcm≤0.20，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）连铸：铸坯断面450×2500mm，全程保护浇铸，过热度控制10~20℃，拉速控制在0.3~0.6m/min，电磁搅拌电流260~300A，采用动态轻压下与凝固末端重压下相结合的压下工艺，轻压下3~5mm，凝固终点重压下10~12mm；
（2）加热：加热温度1100~1220℃，加热时间400~500min；
（3）轧制：待温坯厚度140~180mm，二阶段开轧温度840~860℃，轧制7~9道次，轧后采用在线淬火工艺，直接快速冷却至Ms线以下；
（4）亚温淬火：淬火温度820~830℃，保温时间50~100min；
（5）回火：回火温度500~520℃，保温时间75~130min，得到壁厚30~52mm，复相组织为5%~20%铁素体+15%~35%贝氏体+55%~75%回火索氏体的X90管件钢。
本发明有益效果：1）采用Mo+Ni+Nb+V+Cu成分体系，充分利用了Mo、Ni、Nb的细晶、沉淀、固溶强化的作用，提高钢板力学性能，同时解决了钢管高温回火脆性与软化的问题；2）采用二次淬火工艺，获得复相组织为5%~20%铁素体+15%~35%贝氏体+55%~75%回火索氏体的组织，使材料的强韧性达到了良好匹配，尤其解决了高钢级管件钢屈强比高的难题；3）较少使用贵重合金，工艺不复杂，生产成本低。
附图说明
图1为实施例生产的钢板的金相组织图。
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1：32mmX90管件钢的生产
钢的化学成分含量C=0.04%、Si=0.28%、Mn=1.76%、P=0.008%、S=0.002%、Nb=0.065%%、Ti=0.022%、Ni=0.32%、Mo=0.28%、V=0.038%、Cu=0.22%、ALT=0.032%、CEpcm=0.19，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）连铸：铸坯断面450×2500mm，全程保护浇铸，过热度控制12℃，拉速控制在0.52m/min，电磁搅拌电流280A，采用动态轻压下与凝固末端重压下相结合的压下工艺，轻压下4.2mm,凝固终点重压下11.2mm。
（2）加热：加热温度1100~1220℃，加热时间460min；
（3）轧制：待温坯厚度150mm，二阶段开轧温度855℃，轧制9道次，轧后采用在线淬火工艺，直接快速冷却至Ms线以下；
（4）亚温淬火：淬火温度825℃，保温时间60min；
（5）回火：回火温度500℃，保温时间86min。
得到的钢板力学性能见表1。
实施例2：42mmX90管件钢的生产
钢的化学成分含量C=0.05%、Si=0.25%、Mn=1.75%、P=0.005%、S=0.002%、Nb=0.062%、Ti=0.018%、Ni=0.32%、Mo=0.28%、V=0.037%、Cu=0.26%、ALT=0.028%、CEpcm=0.19，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）连铸：铸坯断面450×2500mm，全程保护浇铸，过热度控制11℃，拉速控制在0.51m/min，电磁搅拌电流277A，采用动态轻压下与凝固末端重压下相结合的压下工艺，轻压下4.6mm,凝固终点重压下10.8mm；
（2）加热：加热温度1100~1220℃，加热时间480min；
（3）轧制：待温坯厚度160mm，二阶段开轧温度842℃，轧制9道次，轧后采用在线淬火工艺，直接快速冷却至Ms线以下；
（4）亚温淬火：淬火温度822℃，保温时间80min；
（5）回火：回火温度510℃，保温时间120min。
得到的钢板力学性能见表1。
表1 实施例生产的X90管件钢的力学性能检测结果
。
Claims (2)
1.一种低屈强比易焊接X90管件钢的生产方法，其特征在于：钢的化学成分含量C=0.04%、Si=0.28%、Mn=1.76%、P=0.008%、S=0.002%、Nb=0.065%%、Ti=0.022%、Ni=0.32%、Mo=0.28%、V=0.038%、Cu=0.22%、ALT=0.032%、CEpcm=0.19，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）连铸：铸坯断面450×2500mm，全程保护浇铸，过热度控制12℃，拉速控制在0.52m/min，电磁搅拌电流280A，采用动态轻压下与凝固末端重压下相结合的压下工艺，轻压下4.2mm，凝固终点重压下11.2mm；
（2）加热：加热温度1100~1220℃，加热时间460min；
（3）轧制：待温坯厚度150mm，二阶段开轧温度855℃，轧制9道次，轧后采用在线淬火工艺，直接快速冷却至Ms线以下；
（4）亚温淬火：淬火温度825℃，保温时间60min；
（5）回火：回火温度500℃，保温时间86min，得到32mmX90管件钢，主管力学性能σb=790Mpa，σt0.5=678MPa，δ=26.5%，σt0.5/σb=0.86。
2.一种低屈强比易焊接X90管件钢的生产方法，其特征在于：钢的化学成分含量C=0.05%、Si=0.25%、Mn=1.75%、P=0.005%、S=0.002%、Nb=0.062%、Ti=0.018%、Ni=0.32%、Mo=0.28%、V=0.037%、Cu=0.26%、ALT=0.028%、CEpcm=0.19，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）连铸：铸坯断面450×2500mm，全程保护浇铸，过热度控制11℃，拉速控制在0.51m/min，电磁搅拌电流277A，采用动态轻压下与凝固末端重压下相结合的压下工艺，轻压下4.6mm,凝固终点重压下10.8mm；
（2）加热：加热温度1100~1220℃，加热时间480min；
（3）轧制：待温坯厚度160mm，二阶段开轧温度842℃，轧制9道次，轧后采用在线淬火工艺，直接快速冷却至Ms线以下；
（4）亚温淬火：淬火温度822℃，保温时间80min；
（5）回火：回火温度510℃，保温时间120min，得到42mmX90管件钢，主管力学性能为σb=779Mpa，σt0.5=671MPa，δ=26%，σt0.5/σb=0.86。
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