560MPa级深海管线用热轧钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于低碳微合金钢领域，尤其涉及一种560MPa级厚规格深海管线用热社 钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 能源需求促进海上油气资源的开发，海底管线的重要性日益凸显。海洋油气占全 球石油天然气总储量的70%。我国海底油气储量丰富，仅南海就高达230亿至300亿吨，其 中60% W上集中在深海，但我国开发能力仅限于300米W内浅海。深海管线钢开发是技术 关键，恶劣的深海环境对海底管线提出了比陆地管线更高的质量要求，要求钢管高的横向 强度、纵向强度、高的低温止裂初性、良好的焊接性、抗大应变性能、部分油气介质还要求抗 肥S腐蚀能力。深水油气田的开发对油气管道提出了更高更严格的要求，如高压压溃、高塑 性、高疲劳、海水腐蚀等。同时，随着水深的增加，要求管道必须具有足够的厚度和强度；钢 板厚度和强度的增加显著提高了对产品设计和生产的要求，其中包括厚规格钢板的强初性 保障、组织均匀性和细化、偏析和带状组织的控制及冷却均匀性等诸多问题。
[0003] 目前，海底管线用钢的研究不多，国内更是尚处于起步阶段，研发和生产的多为小 壁厚（厚度小于20mm)、低等级狂70级W下）的浅海管道用钢。
[0004] 《一种用于制作海底管线的钢板及其社制方法》（CN101082108)，公开了一种热 社管线卷板，化学成分重量百分比为C ;0. 030 %~0. 075 %、Si ;0. 10 %~0. 30 %、Μη : 1. 40 % ~1. 60 %、Ρ《0. 015 %、S《0. 003 %、Cu《0. 20 %、Ni ;0. 10 % ~0. 25 %、Mo : 0. 07 % ~0. 20 %、佩；0. 03 % ~0. 05 %、Ti ;0. 001 % ~0. 02 %、A1 ;0. 01 % ~0. 06 %、 Cr《0. 20 %、N《0. 009 %、Ca ;0. 001 % ~0. 005 %、B《0. 0005 %、Sn《0. 010 %、 As《0. 030%，其厚度为6-14mm，-15°C冲击初性均值在350J W下，不适宜作为深海管线的 原料。
[0005] 《抗HIC性优良的管线钢及其用该钢材制造出的管线管KCN1914341)，公开的管线 钢的化学成分重量百分比为C ;0. 03%~0. 15%、Si ;0. 05%~1. 0%、Mn ;0. 5%~1. 80%、 P《0. 015 %、S《0. 004 %、0《0. 01 %、N《0. 007 %、Ti《0. 024 %、A1 ;0. 010 % ~ 0. 10%、Ca;0. 0003%~0. 02%,另夕F，还含有 Mo ;0. 01%~1.0%、V;0. 01%~0. 30%、佩： 0. 003%~0. 10%、Cr ;0. 01%~1. 0%、B ;0. 0001%~0. 001%中的至少一种，所介绍的管 线钢和无缝管具有良好的抗腐蚀性，但未介绍产品的初性情况，同时，所介绍钢板厚度均在 20mm W下，而且，社后需要调质处理，增加了生产工序和成本。
[0006] 《一种提高管线钢落健性能的方法》（CN101476026)，公开了一种改善DWTT性能的 工艺，但其所列举的实施例中仅能保证-15°C的DWTT性能，其-2(TC时的冲击初性均在400J W下，而且未说明所生产钢板厚度和耐腐蚀性能。
[0007] 《海底管线钢管的制造方法》（CN101701315)，公开了一种海底管线用焊管的制作 方法，其-25°C冲击初性均在300J W下。因此，现有技术对560MPa级厚规格深海管线用钢 的研究尚有不足。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种厚度30mm W上560MPa级厚 规格深海管线钢管用热社钢板及其生产方法，其横向和纵向屈服强度可达到550MPa或 540MPa W上，横向和纵向抗拉强度达到630MPa或620MPa W上，横向-60°C的冲击初性大于 等于400J，横向-2(TC DWTT剪切面积大于等于85%，同时，钢板抗腐蚀性能优异，96小时 HIC试验结果符合MCE 0284标准要求，适用于作为制造深海油气输送用管线的原料。
[0009] 本发明目的是送样实现的：
[0010] 一种560MPa级深海管线用热社钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下；C: 0. 04%~0. 09%、Si ;0. 18%~0. 45%、Mn ;1. 2%~1. 75%、P 0. 020%、S《0. 003%、 佩《0. 08%、Ti《0. 025%、V《0. 03%、M〇《0. 20%、Cu《0. 25%、Ni ;0. 10%~0. 30%、 Cr《0. 25%、N《0. 008%、A1 ;0. 010%~0. 040%、Al/N > 2,余量为铁和不可避免的杂 质；本发明所述钢的CEIIW控制在0. 35%~0. 40%、CEPCM控制在0. 15%~0. 19%，其中：
[0011] CEIIW = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5，
[0012] CEPCM = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
[0013] 本发明化学成分设计理由如下：
[0014] C是保证强度的必要元素，为使厚规格钢板具有必要的强度，C含量必须保证下 限为0. 04%，但C含量增加，材料的初性、焊接性和抗腐蚀性能会降低，因此，上限设为 0. 09%。
[0015] Si是有效的脱氧元素，还可W起到强化作用，但Si含量过高会使钢的塑性和初性 降低，因此设定其范围是0. 18%~0.45%。
[001引 Μη是保证强度的有效元素，但Μη易偏析，其含量过高会影响初性和抗腐蚀性，因 此本发明认为将Μη含量控制在1. 2%~1. 75%较为适宜。
[0017] Ρ、S为有害杂质元素，会诱发偏析，增大材料脆性，因此，其含量越低越好。
[0018] 佩、Ti即是固溶强化元素，又是碳氮化物形成元素，可W起到良好的细晶和强化效 果，但其含量过高会影响初性和焊接性，同时，碳氮化物析出增多对抗HIC性能也有害，因 此，将佩、Ti控制在佩《0. 08 %、Ti《0. 025 %。
[0019] Mo、化可W有效增大材料的浑透性，增加强度和初性，但含量过高对材料焊接性有 不利影响，另外，从成本角度考虑也要适当设定其上限，因此将Mo、化控制在Mo《0. 20%、 Cr《0. 25%。
[0020] Ni、化起固溶强化作用，还能改善耐蚀性，同时还是奧氏体稳定元素，可w提供 浑透性，但其含量过高会影响经济性和焊接性，因此本发明控制在Ni ;0. 10%~0. 30%， Cu《0. 25%。
[0021] N的存在会恶化母材和焊接热影响区的初性，其含量不超过0. 008%为宜。
[0022] A1是脱氧的必要元素，因此必须保证其含量，但A1含量过高会使钢中的夹杂物增 加，因此，Als的含量控制在0. 010%~0. 040%为宜。A1/N > 2可W有效保证脱氧效果和 A^Ti-Mn复合化物的形成，有利于提高洁净度。
[0023] 本发明的CEI"控制在0.35%~0.40%、CEpcM控制在0.15%~0.19%，既可W保 证钢板的强初性，有能使钢板具有适宜的可焊性和变形能力。
[0024] 本发明560MPa级厚规格深海管线用热社钢板厚度在30mm W上。
[002引一种560MPa级深海管线用热社钢板的生产方法包括铁水预处理、冶炼、炉外精 炼、保护德注、控制社制、控制冷却，社制过程中连铸昆的加热温度1160~123(TC，加热时 间1. 0-1. 5min/mm，均热段保温时间不小于60min，该加热工艺可W保证材料完全奧氏体 化，使合金元素充分固溶，同时又能抑制奧氏体晶粒的过分长大；粗社阶段采用横纵向社 巧[|，道次压下量不小于15 %，横向社制变形量不小于30 %，粗社末道次变形量不小于20 %， 粗社温度1000~iiocrc，该粗社工艺可在保证奧氏体再结晶细化的同时，降低纵横向组织 的差异，保证良好的纵横向性能，精社温度750~83(TC，精社阶段累计变形量60%~75%， 通过控制社制可W充分细化奧氏体晶粒尺寸，同时使奧氏体扁平化，增加相变形核位置， 还能使奧氏体中储存一定的应变能，使形核率提高，相变后组织细化；社后冷却速度15~ 35°C /s，终冷温度400~50(TC，之后空冷，可W获得强初性匹配良好的针状铁素体+贝氏 体+块状铁素体的复合组织。
[0026] 应用本发明可得厚度30mm W上的560MPa级厚规格深海管线用钢，其横向和纵向 屈服强度可达到550MPa或540MPa W上，横向和纵向抗拉强度达到630MPa或620MPa W上， 横向-6(TC的冲击初性大于等于400J，横向-2(TC DWTT剪切面积大于等于85 %，同时，钢板 抗腐蚀性能优异，96小时HIC试验结果符合MCE 0284标准要求，适用于作为制造深海油气 输送用管线的原料。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明实施例1显微组织金相图。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
[0029] 本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行铁水预处理、冶炼、炉外精炼、保护 德注、控制社制、控制冷却。本发明实施例钢的化学成分见表1。本发明实施例钢的主要工 艺参数见表2。本发明实施例钢的综合性能见表3。本发明实施例钢抗HIC检验结果见表 4。
[0030] 表1本发明实施例钢的化学成分（wt % )
[0031]
[0034] 表3本发明实施例钢的综合性能
[0035]
[0036] 表4本发明实施例钢抗HIC检验结果
[0037]
【主权项】
1.560MPa级深海管线用热轧钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如 下：C :0· 04 % ~0· 09 %、Si :0· 18 % ~0· 45 %、Μη :1· 2 % ~1. 75 %、P :彡 0· 020 %、 S ^ 0. 003%, Nb ^ 0. 08%, Ti ^ 0. 025%, V ^ 0. 03%, Mo ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 25%, Ni ： 0· 10%~0· 30%、(Χ0· 25%、Ν<0· 008%、A1 :0· 010%~0· 040%、A1/N 彡 2,余量为铁和 不可避免的杂质；本发明所述钢的CEIIW控制在0. 35%~0. 40%、CEPCM控制在0. 15%~ 0. 19%，其中： CEIIff = C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5, CEPCM = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。2. -种权利要求1所述的560MPa级深海管线用热轧钢板生产方法，包括冶炼、连铸、乳 制、直接淬火、回火，其特征在于：轧制过程中连铸坯的加热温度1160~1230°C，加热时间 1. 0-1. 5min/mm，均热段保温时间不小于60min ;粗轧阶段采用横纵向轧制，道次压下量不 小于15%，横向轧制变形量不小于30%，粗轧末道次变形量不小于20%，粗轧温度1000~ 1KKTC，精轧温度750~830°C，精轧阶段累计变形量60 %~75 % ;乳后冷却速度15~ 35°C /s，终冷温度400~500°C，之后空冷。
【专利摘要】本发明提供一种560MPa级深海管线用热轧钢板，该钢板成分按重量百分比计如下：C：0.04％～0.09％、Si：0.18％～0.45％、Mn：1.2％～1.75％、P：≤0.020％、S≤0.003％、Nb≤0.08％、Ti≤0.025％、V≤0.03％、Mo≤0.20％、Cu≤0.25％、Ni：0.10％～0.30％、Cr≤0.25％、N≤0.008％、Al：0.010％～0.040％、Al/N≥2，余量为铁和不可避免的杂质；方法:连铸坯加热温度1160～1230℃，加热时间1.0-1.5min/mm，均热段保温时间不小于60min；粗轧道次压下量不小于15％，横向轧制变形量不小于30％，末道次变形量不小于20％，温度1000～1100℃；精轧温度750～830℃，累计变形量60％～75％；轧后冷却速度15～35℃/s，终冷温度400～500℃，后空冷。横纵向性能优异，抗腐蚀性能优异，适用于作为制造深海油气输送用管线的原料。
【IPC分类】C21D8/02, C22C38/14, C22C38/40, C22C38/42, C22C38/08, C22C38/58, C22C38/44, C22C38/16, C22C38/12, C22C38/50, C22C38/46, C22C38/48
【公开号】CN105506472
【申请号】CN201410505187
【发明人】任毅, 张帅, 王爽, 刘文月, 张禄林, 高红, 刘浩然, 鲁强
【申请人】鞍钢股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月26日