一種經濟型高強度低屈強比管件鋼及其生產方法技術

本發明專利技術公開一種經濟型高強度低屈強比管件鋼，C：0.10％～0.18％、Si：0.25％～0.55％、Mn：1.40％～1.90％、Nb：0.02%～0.05％、Ti：0.008％～0.020％、V：0.02％～0.05％、Als：0.010%～0.040%，（Nb+V+Ti）≤0.10%、Mo：0～0.25%、Ni：0～0.30%、Cu：0～0.35%、Cr：0～0.30%、（Mo+Ni+Cu+Cr）≤0.55%，余量為鐵和不可避免的雜質。其熱處理后屈服強度可達到630MPa或690MPa以上，抗拉強度達到775MPa或870MPa以上，屈強比低于0.85，-46℃的沖擊韌性不低于80J，完全滿足X90級、X100級管件鋼的技術要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于低碳微合金鋼
，尤其涉及一種油氣輸送用經濟型高強度低屈強比管件鋼及其生產方法。
技術介紹
管件是管道中起到改變方向、加固強化等作用的重要結構件，主要包括三通、彎管和封頭等，在長輸管道建設中需要大量的管件產品。隨著管道輸送向著高壓大口徑發展，對管件強度、韌性、焊接性等要求不斷提高，也對管件用鋼的綜合質量提出了更高的要求。目前，油氣管件制作一般需要經歷熱處理成型，因此，要求管件用鋼經熱處理后必須具有良好的綜合性能。近年來，油氣管道項目不斷向海底、高寒凍土帶、地震帶等環境惡劣地區發展，這些地區地殼活動較頻繁，管線服役溫度低，易發生較大幅度的塑性變形，因此，在該類地方應用的管線要求基于應變設計，具有良好的抗塑變能力。目前，國內外對X90、XlOO級管件鋼的研究較少，而且多集中在基于應力設定的管件上，例如，CN102161148A的專利，介紹了一種X90級彎管和管件，其成分為(重量百分比)C 0. 11 O. 25%, Mn 1. 35% 2. 0%, Si 0. 3% O. 5%, P 彡 O. 010%、S 彡 O. 005%、Ca 0. 002% O. 005%、N 彡 O. 008%、Al 0. 01% O. 05%，或添加 Nb 0. 035% O. 11%、Ti :0.02% O. 06%,V :0. 03% O. 07%,Cr :0. 15% O. 60%、Mo :0. 15% O. 50%,Ni :0. 15% 1.5%，從其所列的實施例看，其所制管件強度雖然滿足X90級，但屈強比均不低于O. 92，成分中(Mo+Cr+Ni) ^ O. 85%，該類管件的抗應變能力不足，而且，成分中貴重合金元素的加入量大，生產成本高；專利W02011150687(A1)、CN102021499A也存在類似情況。現有技術對抗應變管線鋼的研究主要是干線管用鋼，該類鋼板制管過程中不經歷熱處理，僅保證鋼板軋態性能滿足抗應變要求，不適宜制作管件。例如，專利CN101864535A提供了一種抗大變形管線鋼，所述鋼板僅保證熱軋態性能，無法保證熱成型后性能。綜上所述，現有技術對經濟型高強度低屈強比管件鋼的研究尚有不足。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種油氣輸送用經濟型高強度低屈強比X90或XlOO級管件用鋼及其生產方法。為達到以上目的，本專利技術采用的技術方案為本專利技術所述經濟型高強度低屈強比管件鋼的化學成分重量百分比為C :0. 10% O. 18%, Si :0. 25% O. 55%, Mn :1. 40% I. 90%, Nb :0. 02% O. 05%, Ti :0. 008% O.020%,V 0. 02% O. 05%,Als 0. 010% O. 040%, (Nb+V+Ti) ( O. 10%、Mo :0 O. 25%、Ni 0 O. 30%,Cu 0 O. 35%,Cr 0 O. 30%、(Mo+Ni+Cu+Cr)彡 O. 55%，余量為鐵和不可避免的雜質。所述經濟型管件鋼的CEnw控制在O. 41% O. 50%，其中CEIIW=C+Mn/6+(Cr+Mo+V) /15+(Ni+Cu)/5 ο本專利技術成分設計理由C是保證強度最為有效的元素，可以提高淬透性，起到固溶強化和碳化物析出強化作用，因此，為保證強度，碳含量不宜過低；但是，碳含量的增加對材料韌性和焊接性不利，所以，碳含量也不能過高，本專利技術認為對X90、XlOO管件鋼而言，碳控制在O. 10% O. 18%較為適宜。Si可以起到固溶強化作用，但其含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，其最佳范圍是 O. 25% O. 55%。Mn可以起到固溶強化作用，還能增加奧氏體穩定性，對提高淬透性也有利，但是，錳含量過高易誘發偏析，因此本專利技術認為將Mn含量控制在I. 40% I. 90%較為適宜。Nb、V、Ti可以抑制奧氏體晶粒長大，細化相變組織，同時還能起到析出強化和固溶 強化等作用，尤其是在熱處理過程中能有效提高強度，但其含量過高會影響韌性和焊接性。Al可以有效降低鋼中的氧含量，但Al含量過高會使鋼中的夾雜物增加，因此，Als的含量控制在O. 010% O. 040%為宜。Mo可以明顯提高奧氏體穩定性和淬透性，增加鋼板厚度方向冷卻均勻性，促進中低溫轉變，但是，鑰含量過高不但會增加成本，還對材料焊接性有不利影響，因此，應控制其含量在O. 25%以下。Ni、Cu可以起到固溶強化作用，是奧氏體穩定元素，可以提高淬透性，但Ni價格較高、Cu含量過高會使韌性惡化，因此，將Ni含量控制在O. 30%以下、Cu含量控制在O. 35%以下為宜。Cr有很強的固溶強化作用，還可以有效提高組織穩定性，另外，作為一種廉價元素，Cr的加入能夠在保證材料性能的同時顯著降低生產成本，但Cr含量過高會使碳當量增力口，所以，Cr含量不超過O. 30為宜。本專利技術的CEnw控制在O. 41% O. 50%，可以保證鋼板獲得高強度、高韌性的同時具有適宜的可焊性。本專利技術所述油氣輸送用經濟型管件用鋼的生產方法包括冶煉、爐外精煉、連鑄、軋制、冷卻及熱處理，其特征在于控制連鑄坯中P彡O. 012%、S彡O. 003%、(0+N+H) ( 90PPm,有效降低鋼中有害元素含量，保證鋼板具有良好的韌性；連鑄坯經清理后裝爐加熱，加熱溫度1150 1200°C,加熱時間I. lmin/mm 2. Omin/mm,連鑄還清理可有效提高鋼板表面質量，采用該加熱工藝可保證合金元素充分固溶，同時，獲得適宜的奧氏體晶粒尺寸；粗軋溫度1000 1120°C，每道次變形量彡13%，使奧氏體在高溫區充分再結晶，有效細化晶粒；精軋溫度780 950°C，累計變形量60% 75%，保證奧氏體充分變形，增加形核位置；軋后冷卻速度5 30°C /s，終冷溫度300 450°C，之后厚度不大于20mm鋼板空冷，厚度超過20mm鋼板緩冷，緩冷冷速O. 2 I. (TC /s，獲得晶粒細小，組織類型適宜的微觀結構；熱處理時，控制淬火溫度860 930°C,保溫O. 4min/mm I. Omin/mm,控制微觀組織部分奧氏體化；冷卻速度大于等于20°C /s，獲得細晶、過飽和固溶組織，保證產生以貝氏體為主的硬相；回火溫度300 450°C,保溫O. 8min/mm 2. Omin/mm,促進合金元素的析出強化和間隙元素的擴散，提高屈服強度，降低殘余應力，同時，保證獲得軟硬結合的雙相組織，其中，軟相為鐵素體，硬相為貝氏體、退化珠光體，控制鐵素體體積百分比在20% 60%，平均晶粒尺寸5 15 μ m0本專利技術所提供的上述經濟型高強度低屈強比管件鋼其熱處理后屈服強度可達到630MPa或690MPa以上，抗拉強度達到775MPa或870MPa以上，屈強比低于O. 85，-46°C的沖擊韌性不低于80J，完全滿足X90級、XlOO級管件鋼的技術要求，適用于作為制造油氣輸送用X90或XlOO管件的原料。附圖說明圖I是實施例I金相組織圖；圖2是實施例8金相組織圖。 具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明本專利技術實施例的化學成分見表I ;相應實施例的軋制工藝見表2 ;調質熱處理工藝見表3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種經濟型高強度低屈強比管件鋼，其特征在于化學成分重量百分比為C：0.10％～0.18％、Si：0.25％～0.55％、Mn：1.40％～1.90％、Nb：0.02%～0.05％、Ti：0.008％～0.020％、V：0.02％～0.05％、Als：0.010%～0.040%，（Nb+V+Ti）≤0.10%、Mo：0～0.25%、Ni：0～0.30%、Cu：0～0.35%、Cr：0～0.30%、（Mo+Ni+Cu+Cr）≤0.55%，余量為鐵和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張帥，任毅，王爽，劉文月，高紅，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：