一种掺氢天然气管道用钢及其制备方法与流程

本申请涉及钢材制备，尤其涉及一种掺氢天然气管道用钢及其制备方法。

背景技术：

1、随着社会的发展，煤炭、石油、天然气等传统化石能源正日益枯竭，引发的温室效应、环境污染等问题也越来越严重，新型能源的探寻和使用变得迫在眉睫。

2、氢的燃烧产物是水，对环境无污染，具有资源丰富、可储存性等特点，被认为是取代化石能源的最有前途的能源，是21世纪新能源结构中的重要组成部分。氢能要得到广泛应用，运输是关键的一个环节。当大规模、长距离输送氢气时，管道输氢是较为高效的方式。目前纯氢输送管道建设成本高，而将氢气以一定比例掺入天然气，利用现有天然气管网输氢可以大幅降低建设成本，是解决氢气大规模运输的方案之一。

3、因此，有必要开发适用于掺氢输送的管道用钢，对实现氢气的大规模管网运输具有重要意义。

技术实现思路

1、本申请提供了一种掺氢天然气管道用钢及其制备方法，以解决掺氢天然气管道钢制造成本较高的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种掺氢天然气管道用钢，所述钢的化学成分包括：

3、c、si、mn、p、s、alt、nb、ti、cr、以及fe；其中，

4、c的含量为0.02重量％～0.05重量％，si的含量为0.20重量％～0.30重量％，mn的含量为0.80重量％～1.0重量％，p的含量为≤0.008重量％，s的含量为≤0.002重量％，alt的含量为0.025重量％～0.035重量％，nb的含量为0.030重量％～0.050重量％，ti的含量为0.015重量％～0.020重量％，cr的含量为0.10重量％～0.15重量％。

5、可选的，所述钢的化学成分中，所述si的含量为0.20重量％～0.28重量％，所述nb的含量为0.035重量％～0.045重量％。

6、可选的，所述钢的屈服强度390～490mpa，所述钢的抗拉强度490～600mpa，所述钢的延伸率≥50％，所述钢的-40℃夏比冲击≥300j。

7、可选的，所述钢在氢气的体积分数为5％的条件下，所述钢的屈服强度390mpa～490mpa，所述钢的抗拉强度490mpa～600mpa，所述钢的延伸率≥40％。

8、可选的，所述钢的抗氢致开裂性能为：所述钢的裂纹长度率(clr)、裂纹厚度率(ctr)以及裂纹敏感率(csr)均为0。

9、第二方面，本申请提供了一种掺氢天然气管道用钢的制备方法，用于制备第一方面任一项实施例所述的钢，所述方法包括：

10、在第一设定温度的条件下，对铸坯进行加热；

11、对加热后的所述铸坯进行轧制，得到热轧板；其中，所述轧制包括：

12、在第一设定开轧温度和第一设定终轧温度的条件下，对加热后的所述铸坯进行粗轧；

13、在第二设定开轧温度和第二设定终轧温度的条件下，对粗轧后的所述铸坯进行精轧；

14、对所述热轧板进行冷却，并控制所述冷却的冷却参数，得到掺氢天然气管道用钢。

15、可选的，所述第一设定温度为1200℃～1250℃。

16、可选的，所述第一设定开轧温度为1160℃～1200℃，和或第一设定终轧温度为980℃～1040℃。

17、

18、可选的，所述第二设定开轧温度为830℃～850℃，和或第二设定终轧温度为770℃～810℃。

19、可选的，所述冷却的冷却参数包括：冷却开始温度、冷却速度以及冷却终点温度；其中，所述冷却开始温度为770℃～800℃，所述冷却速度为10℃/s～20℃/s，所述冷却终点温度400℃～450℃。

20、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

21、本申请实施例提供的该掺氢天然气管道用钢，通过合理控制该钢板的化学成分，在保证钢板强度的基础上，以获取优异低温韧性、优异的抗氢致开裂性能。钢板的裂纹长度(clr)、裂纹厚度率(ctr)、裂纹敏感率(csr)均为0。在掺氢比例为5％环境下，屈服强度和抗拉强度基本保持不变，分别为390mpa～490mpa、490mpa～600mpa，延伸率≥40％。因而，将氢气以一定比例掺入天然气，利用现有天然气管网输氢降低了建设成本。

技术特征：

1.一种掺氢天然气管道用钢，其特征在于，所述钢的化学成分包括：

2.根据权利要求1所述的钢，其特征在于，所述钢的化学成分中，所述si的含量为0.20重量％～0.28重量％，所述nb的含量为0.035重量％～0.045重量％。

3.根据权利要求1所述的钢，其特征在于，所述钢的屈服强度390～490mpa，所述钢的抗拉强度490～600mpa，所述钢的延伸率≥50％，所述钢的-40℃夏比冲击≥300j。

4.根据权利要求1所述的钢，其特征在于，所述钢在氢气的体积分数为5％的条件下，所述钢的屈服强度390mpa～490mpa，所述钢的抗拉强度490mpa～600mpa，所述钢的延伸率≥40％。

5.根据权利要求1所述的钢，其特征在于，所述钢的抗氢致开裂性能为：所述钢的裂纹长度率(clr)、裂纹厚度率(ctr)以及裂纹敏感率(csr)均为0。

6.一种掺氢天然气管道用钢的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任意一种所述的钢，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的钢，其特征在于，所述第一设定温度为1200℃～1250℃。

8.根据权利要求5所述的钢，其特征在于，所述第一设定开轧温度为1160℃～1200℃，和或第一设定终轧温度为980℃～1040℃。

9.根据权利要求6所述的钢，其特征在于，所述第二设定开轧温度为830℃～850℃，和或第二设定终轧温度为770℃～810℃。

10.根据权利要求6所述的钢，其特征在于，所述冷却的冷却参数包括：

技术总结
本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种掺氢天然气管道用钢及其制备方法。所述钢的化学成分包括：C、Si、Mn、P、S、Alt、Nb、Ti、Cr、以及Fe；其中，C的含量为0.02重量％～0.05重量％，Si的含量为0.20重量％～0.30重量％，Mn的含量为0.80重量％～1.0重量％，P的含量为≤0.008重量％，S的含量为≤0.002重量％，Alt的含量为0.025重量％～0.035重量％，Nb的含量为0.030重量％～0.050重量％，Ti的含量为0.015重量％～0.020重量％，Cr的含量为0.10重量％～0.15重量％。本申请内容解决了掺氢天然气管道钢制造成本较高的技术问题。

技术研发人员：樊艳秋,马长文,李少坡,丁文华,李战军,王彦锋,狄国标,刘洋,马龙腾,初仁生,王小勇,吕延春,王龙和
受保护的技术使用者：首钢集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15