含钒管线钢及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及含钒管线钢及其生产方法，属于管线钢技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种低成本的、焊接热影响区性能优良的含钒管线钢。本发明含钒管线钢，其化学成分由以下质量百分比的组分组成：C：0.07～0.12％，Si：≤0.35％，Mn：0.90～1.30％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，V：0.05～0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。本发明取消了昂贵的Nb合金元素，采用V微合金化方式进行生产，通过析出强化达到提高强度的目的，生产的管线钢屈强比低，焊接过程中由于V的二次析出，焊接热影响区性能优良，具有低成本、轧制工艺控制简单和适应性强等特点。
【专利说明】
含飢管线钢及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明设及含饥管线钢及其生产方法，属于管线钢技术领域。
【背景技术】
[0002] 管线用钢主要用于原油、成品油、天然气及水煤浆等流体物质的输送。国际平均能 源消费结构中，天然气占总能源消费量的23%，而我国目前天然气消费只占总能源的 2.1%;在铁路、公路、航空、水运和管道5种运输方式中，管道运输是一种经济、安全不间断 的运输方式。美国采用管道输送物流占总运输量的16%左右，而我国仅占3~4%，国际上通 过管道运输的物质占运输总量的20%，而我国不到2%。目前，全球油气管道总长已超过260 万公里，仅俄罗斯就有21万公里，而我国干线管线只有约8.2万公里。
[0003] 石油、天然气输送管线分为长输管线和油田内部的集输管线两部分。长输管线为 了提高输送效率，主干线输送压力较高，要求选用较高强度级别的钢种，如X70、X80级别;集 输管线、支线和一些输量较小的管线输送压力较低，一般选用强度较低的钢种，如X42、X46、 X52级别。
[0004] 目前，国内L360/X52级管线钢一般采用Nb、Ti微合金化方式生产。如专利 CN101928884A公开了一种X52管线钢的生产方法，该管线钢中化学成分为：C:0.07~ 0.09%、Si:0.15~0.30%，Mn:1.10~1.30%，师：0.020~.040%，Ti:0.010~0.020%， Als :0.010~0.040%。沙钢集团生产的X52化学成分为：C: 0.08~0.10%、Si :0.22~ 0.33%，]?11:1.21~1.33%，佩：0.037~0.055%，1'1:0.014~0.018%。酒钢生产的1^360化学 成分为：C:0.08~0.12%、Si :0.10~0.25%，Mn: 1.10~1.30%，佩：0.03~0.05%。
[0005] 可见，国内生产的L360/X52级管线钢基本添加了微合金元素抓。抓最重要的作用 是阻止形变奥氏体的再结晶，获得极度拉长的形变储能很高的扁平状奥氏体晶粒，同时还 可阻止铁素体晶粒长大，得到更为细小的铁素体晶粒。然而，合金元素师价格昂贵，增加了 企业的生产成本。随着企业对节能降耗要求的提高，正在寻求管线钢中不添加 Nb，却可获得 同等性能的X52管线钢。
[0006] 本发明的发明人长期致力于管线钢的研究，其专利CN103572025A公开了一种低成 本X52管线钢的生产方法，所述X52管线钢的化学成分重量百分比为:C:0.08~0.12wt%， Si:《0.35wt%，Mn:1.10~1.40wt%，P:《0.025wt%，S:《0.025wt%，Ti:0.010~ 0.020wt%，其余为化和不可避免杂质。采用该成分的钢，配合相应的社制工序，能够降低管 线钢的成本，但是，该管线钢在焊接时，受焊接过程的影响，焊接热影响区的性能不佳，有待 进一步的提局。
[0007] 焊接热影响区是在焊接热循环的作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组 织和性能变化的区域。与焊缝不同，焊缝可W通过焊条的化学成分的调整，再配合适当的焊 接工艺来保证性能的要求，而热影响区化学成分与母材相同，是在热循环作用下才产生的 组织分布不均匀性问题。
【发明内容】
[0008] 本发明解决的技术问题是提供一种低成本的、焊接热影响区性能优良的含饥管线 钢。
[0009] 本发明含饥管线钢，其化学成分由W下质量百分比的组分组成:C:0.07~0.12%， Si :《0.35%，Mn:0.90~1.30%，P:《0.025%，S:《0.025%，V:0.05~0.10%，余量为化和 不可避免杂质元素。
[0010] 本发明含饥管线钢，优选其化学成分由W下质量百分比的组分组成：C:0.07~ 0.10%，Si:0.09~0.27%，Mn:0.95~1.28%，P:0.013~0.015，S:0.007~0.011%，V:0.06 ~0.10%，余量为化和不可避免杂质元素。
[0011] 更优选其化学成分由W下质量百分比的组分组成：C:0.08%，Si:0.23%，Mn: 1.16%，P:0.018%，S:0.011%，V:0.10%，余量为化和不可避免杂质元素。
[0012] 本发明含饥管线钢，其成品组织为铁素体+珠光体，力学性能为：屈服强度Rel> 360MPa，抗拉强度Rm>460MPa，延伸率20.0 %，-20°C的冲击功>60J，符合L360/X52级管 线钢的规定。
[0013] 本发明解决的第二个技术问题是提供本发明含饥管线钢的生产方法。
[0014] 本发明含饥管线钢采用如下方法生产:按通常铁水脱硫、转炉冶炼、将钢水成分控 制在上述范围内，经连铸成200mm~230mm的连铸巧，板巧在1210~1240°C均热后，采用3~7 道次进行粗社;再经4~7机架进行精社，终社溫度为830~870°C，W30~80°C/s的冷却速度 冷却至660~720°C，再W5~15°C/s冷却至615°C~645°C卷取，即得含饥管线钢。
[0015] 进一步的，优选粗社成40~60mm厚的中间巧，含饥管线钢的成品厚度为4.0~ 12.0mm〇
[0016] 本发明取消了昂贵的Nb合金元素，采用V微合金化方式进行生产，通过析出强化达 到提高强度的目的，生产的管线钢屈强比低，焊接过程中由于V的二次析出，焊接热影响区 性能优良，具有低成本、社制工艺控制简单和适应性强等特点。
【具体实施方式】
[0017] 本发明含饥管线钢，其化学成分由W下质量百分比的组分组成:C:0.07~0.12%， Si :《0.35%，Mn:0.90~1.30%，P:《0.025%，S:《0.025%，V:0.05~0.10%，余量为化和 不可避免杂质元素。
[0018] 其中，C是增加钢的强度的有效元素，但是它对钢的初性、塑性和焊接性有负面影 响。因此在本发明中C的质量百分比为0.07~0.12%，W保证在增加钢的强度的同时，不降 低其初性、塑性及焊接性。
[0019] Mn可提高钢强度和耐磨性，还能细化珠光体组织，提高其塑性。但是儘含量过高会 导致明显的偏析和组织恶化，影响初性性能。因此本发明中Mn的质量百分比为0.9~ 1.30%。
[0020] V的细化晶粒作用强，可提高钢的强度和初性，减小过热敏感性，提高热稳定性，且 在焊接过程中由于V的二次析出，可改善焊接热影响区的性能。为了保证本发明管线钢的焊 接影响区的性能，本发明中V的质量百分比为0.05~0.10%
[0021] 本发明含饥管线钢，优选其化学成分由W下质量百分比的组分组成：C:0.07~ 0.10%，Si:0.09~0.27%，Mn:0.95~1.28%，P:0.013~0.015，S:0.007~0.011%，V:0.06 ~0.10%，余量为化和不可避免杂质元素。
[0022] 更优选其化学成分由W下质量百分比的组分组成：C:0.08%，Si:0.23%，Mn: 1.16%，P:0.018%，S:0.011%，V:0.10%，余量为化和不可避免杂质元素。
[0023] 本发明含饥管线钢，其成品组织为铁素体+珠光体，力学性能为:Rel>360MPa，Rm >460MPa，20.0%，-20°C的冲击功>60J，符合L360/X52级管线钢的规定。
[0024] 本发明含饥管线钢采用如下方法生产:按通常铁水脱硫、转炉冶炼、将钢水成分控 制在上述范围内，经连铸成200mm~230mm的连铸巧，板巧在1210~1240°C均热后，采用3~7 道次进行粗社;再经4~7机架进行精社，终社溫度为830~870°C，W30~80°C/s的冷却速度 冷却至660~720°C，再W5~15°C/s冷却至615°C~645°C卷取，即得含饥管线钢。
[0025] 进一步的，优选粗社成40~60mm厚的中间巧，含饥管线钢的成品厚度为4.0~ 12.0mm〇
[0026] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0027] 实施例1
[0028] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C:0.07%，Si:0.27%，Mn:1.28%，P: 0.015%，S:0.007%，V:0.06%，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其 诱铸成230mm厚的连铸板巧;加热至1210°C进行粗社，粗社后中间板巧厚度在48mm，成品厚 度为8.0111111;终社溫度为870°(：;精社后^50°(：/3的冷速冷却到720°(：再^10°(：/3冷却至640 °C卷取;获得管线钢成品。
[0029] 经检测，管线钢成品的性能见表2。
[0030] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。
[0031] 实施例2
[0032] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C:0.10%，Si:0.09%，Mn:0.95%，P: 0.013%，S:0.009%，V:0.08%，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其 诱铸成200mm厚的连铸板巧;加热至1230°C进行粗社，粗社后中间板巧厚度在59mm，成品厚 度为12.0111111;终社溫度为830°(：;精社后^30°(：/3的冷速冷却到680°(：再^5°(：/3冷却至615 °C卷取;获得管线钢成品。
[0033] 经检测，管线钢成品的性能见表2。
[0034] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。
[0035] 实施例3
[0036] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C:0.08%，Si :0.23%，Mn:1.16%，P: 0.018%，S:0.011%，V:0.10%，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其 诱铸成230mm厚的连铸板巧;加热至1240°C进行粗社，粗社后中间板巧厚度在44mm，成品厚 度为4.0111111;终社溫度为850°(：;精社后^70°(：/3的冷速冷却660°(：再^15°(：/3到630°(：卷取； 获得管线钢成品。
[0037] 经检测，管线钢成品的性能见表2。
[003引对比例1
[0039] 管线钢的化学成分重量百分比为 C:0.08%，Si:0.23%，Mn:1.16%，P:0.018%，S: 0.011%，Ti:0.015%，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将其诱铸成 230mm厚的连铸板巧；加热至1240°C进行粗社，粗社后中间板巧厚度在44mm，成品厚度为 4.0111111;终社溫度为850°(：;精社后^70°(：/3的冷速冷却660°(：再^15°(：/3到630°(：卷取;获得 管线钢成品。
[0040] 经检测，管线钢成品的性能见表2。采用该工艺制得的管线钢力学性能不能满足 L360/X52管线钢的要求。
[0041 ]采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。
[00创对比例2
[0043] L360/X52管线钢的化学成分重量百分比为C:0.08%，Si :0.23%，Mn:1.16%，P: 0.018%，S:0.011%，Ti :0.015%，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；用常规连铸方法将 其诱铸成200mm厚的连铸板巧;加热至1200°C进行粗社，粗社后中间板巧厚度在44mm，成品 厚度为4.0mm;终社溫度为800°C ;精社后W65°C/s的冷速冷却到600°C卷取;获得管线钢成 品。
[0044] 经检测，管线钢成品的性能见表2。
[0045] 采用埋弧焊方法进行焊接，其焊接热影响区的性能见表3。
[0046] 表1管线钢化学成分
[0050]表3焊接热影响区的性能
[00471
[C
[C
[0化1 ]
[0052]通过上述实施例W及对比例可知，本发明采用V微合金化方式进行生产得到的管 线钢，其焊接热影响区性能良好，抗拉强度均有所提高，而采用Ti微合金化得到的管线钢， 焊接热影响区的抗拉强度有所下降，力学性能不佳。可见，与现有的采用添加Ti微合金化的 方法相比，本发明方法采用V微合金化方式进行生产，焊接过程中由于V的二次析出，通过析 出强化达到提高强度的目的，其焊接热影响区性能良好。此外，本发明取消了昂贵的Nb合金 元素，具有低成本、社制工艺控制简单和适应性强等特点。
【主权项】
1. 含钒管线钢，其特征在于，其化学成分由以下质量百分比的组分组成：c:0.07~ 0.12%，SK0.35%，Μη:0·90~1.30%，P:彡0.025%，S:彡0.025%，V:0.05~0.10%，余 量为Fe和不可避免杂质元素。2. 根据权利要求1所述含钒管线钢，其特征在于，其化学成分由以下质量百分比的组分 组成：C:0.07~0.10%，Si:0.09~0.27%，Μη:0·95~1.28%，Ρ:0·013~0.015，S:0.007~ 0.011%，V:0.06~0.10%，余量为Fe和不可避免杂质元素。3. 根据权利要求2所述含钒管线钢，其特征在于，其化学成分由以下质量百分比的组分 组成：C:0.08%，Si :0.23%，Mn: 1.16%，Ρ:0·018%，S:0.011 %，V:0.10%，余量为Fe和不可 避免杂质元素。4. 根据权利要求1~3任一项所述含钒管线钢，其特征在于：成品组织为铁素体+珠光 体，力学性能为：屈服强度Re 1彡360MPa，抗拉强度Rm彡460MPa，延伸率A彡20.0 %，-20 °C的 冲击功多60 J。5. 权利要求1~4任一项所述含钒管线钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤:通过 铁水脱硫、转炉冶炼、控制钢水成分后，经连铸成200mm~230mm的连铸板坯，板坯在1210~ 1240Γ均热后，采用3~7道次进行粗乳;再经4~7机架进行精乳，终乳温度为830~870°C， 以30~80°C/s的冷却速度冷却至660~720°C，再以5~15°C/s冷却至615°C~645°C卷取，即 得含钒管线钢。6. 根据权利要求5所述含钒管线钢的生产方法，其特征在于:粗乳后的中间坯厚度为40 ~60mm，含f凡管线钢的成品厚度为4.0~12.0mm。
【文档编号】C22C38/02GK106048442SQ201610380377
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】叶晓瑜, 张开华, 刘勇, 李卫平, 熊雪刚, 王羿, 龚慧, 黄徐晶
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司