一种深海用高性能隔水管钢及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种管线用钢及生产方法，具体地属于一种隔水管用钢及生产方法， 确切的为一种适用于海深1500米W上深海用高性能隔水管钢及生产方法。
【背景技术】
[0002] 随着陆地油气资源的逐步枯竭，新的资源开采向海洋、极地等地质条件恶劣的地 区延伸。目前，已探明世界海洋石油资源占世界石油资源总量的34%，而海洋天然气的年产 量也达到全球天然气年总产量的32%，全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中 一半W上对深海、超深海海域进行了石油勘探，因此，海洋油气开采用钢，尤其是深海、超深 海海域用海底管用钢的开发和应用的重要性日益凸显。
[0003] 在深海、超深海海域，海洋隔水管需要承受极高的外部海水压力和内部输送压力， 同时还需要承受海底低溫洋流、满激等给隔水管造成的频繁冲击，因此需要所采用的隔水 管用钢原材料具有高的抗压溃能力、高强度、优异的低溫初性和疲劳性能。随着钢板厚度的 增加，保证其具有优异的低溫断裂初性和良好的组织性能均匀性成为严峻的挑战。
[0004] 经检索：中国专利申请号为CN201110179840. 5的文献，其公开了"一种低成本高 性能海洋隔水管用热社钢板及其生产方法"，其采用低C、高Mn,少量添加佩、化、化、Ni、Mo 等合金元素的成分设计，结合TMCP工艺生产低成本隔水管用钢的制造方法。该文献中由于 化、化、Ni、Mo等合金含量低，且采用控社控冷工艺生产，使钢板的生产厚度、厚度方向组织 性能的均匀性、低溫初性和疲劳性能难W保证，致无法满足深海用厚规格隔水管用钢的稳 定使用要求。
[0005] 中国专利申请号为CN201310478765. 1的文献，其公开了 "一种抗疲劳性能优良的 高强度隔水管主管及其制造方法"，其采用低C、高Mn,适量添加佩、V、化、Ni、化、Mo等合金 元素的成分设计，且显微组织为针状铁素体+贝氏体复合组织。该文献由于采用常规陆地 管线用X80管线钢的成分设计和制造方法，其存在的不足与CN201110179840. 5文献相同， 即钢板的生产厚度、厚度方向的组织性能均匀性、低溫初性和疲劳性能难W保证，无法满足 深海用厚规格隔水管用钢的稳定使用要求。
[0006] 中国专利申请号为CN201410666155. 9的文献，公开了 "一种高性能隔水管板材及 生产方法"，其采用低C、低Mn,高化、高Ni、高化，适量添加Mo、Nb等合金元素的成分设计， 结合控制社制+亚溫泽火+高溫回火的生产方法，该文献由于为高化、高Ni、高化的成分 设计，使泽透性过强，且还由于采用亚溫泽火生产方式，易产生难W消除的泽硬组织，而导 致强度过高而低溫初性不足，因此不适于深海用高强度高初性隔水管用钢的生产。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了克服上述现有隔水管用钢技术存在的泽透性不足、低溫断裂 初性、组织性能均匀性难W达到要求、难W满足深海用厚规格隔水管的使用要求等不足， 而提供一种厚度在25. 4mmW上，屈服强度RtD.日> 555MPa，抗拉强度R 625MPa、-50°c 1(￥2>20(^，-301：0￥17 54>85%的深海用高性能隔水管钢及生产方法。
[0008] 实现上述目的的措施： 一种深海用高性能隔水管钢，其化学成分的重量百分比为：C:0. 020~0. 045%、Si: 0. 10~0. 30%、Mn:1. 00 ~1. 80%、P:《0. 012%、S《0. 0020%、Cu:0. 95 ~1. 40%、Cr:0 ~ 0. 30%、Ni:0. 70 ~I. 50%、M〇 :0. 10~0. 30%、佩：0. 035 ~0. 060%、Ti:0.OlO~0. 025%、 Al:0.OlO~0. 050%、N0. 008%，其余为化和不可避免的杂质；厚度在25. 4mmW上，屈 服强度Rt〇.5> 555MPa，抗拉强度Rm> 625MPa、-50°CKV2> 200J，-30°CDWTTSA>85%。
[0009] 一种深海用高性能隔水管钢的生产方法，其步骤： 1) 常规冶炼并连铸成巧后，对铸巧加热，加热溫度为1150~1250°C; 2) 进行粗社，控制粗社溫度在1050~1200°C，单道次压下率不低于10%，累积压下率不 低于60% ; 3) 进行精社，控制精社溫度在780~900。精社累积压下率不低于60% ; 4) 进行冷却，控制冷却速率在10~30°C/s,终冷溫度《300°C; 5) 进行矫直，先进行驰豫40~60s后再矫直，矫直入口压下量《3mm; 6) 进行热处理，控制泽火溫度在880-950°C;泽火保溫时间按照1. 0~1. 5倍钢板的厚度 计，泽火保溫时间单位为min,钢板厚度单位为mm;控制回火溫度在600~720°C，回火保溫时 间按照1. 0~2. 0倍的钢板的厚度计，回火保溫时间单位为min,钢板厚度单位为mm。
[0010] 本发明中各元素的作用机理如下： 碳（C)含量为0. 020~0. 045%，加入一定量的碳，可W显著提高钢的强度，但是对深 海用高性能隔水管用钢，为保证优异的低溫初性，防止碳的中屯、偏析，将碳含量严格控制在 0. 045%W下。
[0011] 娃（Si)含量为0. 10~0. 30%，娃在钢中主要起固溶强化作用，但对深海用厚规格 隔水管用钢，需要采用较大线能量焊接，为保证焊接热影响区的低溫初性，应严格控制钢中 的娃含量，降低钢中娃酸盐夹杂含量，避免M-A组元的过量形成。
[0012] 儘（Mn)含量为1. 00~1. 80%，加入较高的经济合金化元素儘，可W显著提高钢的 强度，此外，儘还可W在一定程度上细化晶粒，改善钢的冲击初性，但是对厚规格隔水管用 钢，过量的儘易形成中屯、偏聚，导致钢的成分、组织和性能不均。
[0013] 妮（Nb)含量为0. 035~0. 060%，妮可W显著提高钢的奥氏体再结晶溫度，扩大未 再结晶区范围，便于实现高溫控社，降低社机负荷，同时妮还可W抑制奥氏体晶粒长大，具 有显著的细晶强化和析出强化作用。但是在高强度贝氏体钢中，添加过量的妮会促进M-A 岛的生成，降低焊接热影响区的初性，因此，将妮的含量限定为0. 030~0. 065%。
[0014] 铁（Ti)含量为0.OlO~0. 025%，铁与妮在钢中的作用类似，有较强的细晶强化和 析出强化作用，微量的铁还可W在高溫下与碳、氧结合，形成高溫难烙的析出物，有利于抑 制焊接热影响区的奥氏体晶粒长大，显著改善焊接热影响区的初性。
[0015] 钢（Mo)含量为0. 10~0. 30%，钢显著推迟丫一a转变，抑制铁素体和珠光体形 核，促进具有高密度位错亚结构的贝氏体/针状铁素体的形成，使得钢在社后一个较宽的 冷速范围内得到贝氏体/针状铁素体组织，此外，钢还有利于提高钢的高溫性能稳定性，但 钢属于贵重金属，加入量增加会显著提高钢的制造成本，同时过高的钢还会导致钢的低溫 初性恶化。
[0016] 儀（Ni)含量为0. 70~I. 50%，儀能够有效提高钢的泽透性，具有一定的固溶强 化作用，还能显著改善钢的低溫初性。此外，儀还能有效阻止化的热脆性引起的网裂，并显 著提高钢的耐腐蚀性能，因此对深海用厚规格隔水管钢，将儀控制在较高水平。但儀与钢类 似，属于贵重金属，易导致钢的制造成本大幅提高，此外，过高的儀含量易造成钢板氧化铁 皮难W去除，导致钢板表面质量问题。
[0017] 铜（化）的含量为0.95~1.40%，添加较高含量的铜元素，提高钢的强度、泽透性 和高溫稳定性，并能改善钢的耐候、耐腐蚀性能。但铜为低烙点金属，易引起热脆，添加过量 对钢的低溫初性不利。
[0018] 铭（化）的含量为0~0. 30%