[发明专利]高韧性热煨弯管用钢及其热轧平板的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢的领域，尤其涉及制造高压、大口径石油天然气输送管道热煨弯管钢及其热轧平板的生产方法。

背景技术

弯管是管道上重要的管件产品之一，其在管线上主要起两方面作用，一是根据需要改变管线的方向；另一个是结构力学作用——可以缓冲管线所在地域的地层迁移，地震及外界环境温度变化等附在直管上的拉、压应力和扭矩作用。弯管是管线中承载较为苛刻的结构件之一，在已建成运行的管线中，与弯管有关的管线事故在整个管线事故中占有相当高的比例，由此可见，弯管的综合质量高低是制约管线安全平稳运行的瓶颈之一。

我国弯管制造采用GB/T12459-1990、SY/T5257-91。现在生产的X70级弯管通常是采用X70级管线钢管做母管，经热煨加工后制成，由于母管是控轧钢设计，经热处理后，其强度和韧性大幅度降低。此外，由于碳含量较低，其它合金元素较多，其生产成本相对也较高。

日本专利JP 2002129288公开了一种高强度弯管及其生产方法，APIX80～100钢包含：C≤0.03％、Si≤0.3％、Mn：0.8％～2.5％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb：0.01～0.05％、Ti：0.005～0.030％、Al≤0.05％、N：0.001～0.06％，以及其它任意金属Ni：0.01～1.0％、Cu：0.1～1.2％、Cr：0.1～1.0％、V：0.01～0.10％、Ca：0.001～0.005％、Mg：0.0001～0.002％，其余为铁。原料钢管在800～1000℃热轧，弯曲然后淬火，得到最终弯管产品。该专利技术由于碳含量较低，其它合金元素较多，生产成本较高，而且不包括X70级弯管。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种X70和X80级高韧性热煨弯管用钢和生产该热轧平板的方法。通过调整母管的化学成分，使之适合热处理的需要，在降低成本的同时，取得较好的强化、韧化效果。

本发明高韧性热煨弯管用钢的化学成分为(重量百分比)C：0.04％～0.12％、Si：0.10％～0.30％、Mn：1.50％～1.65％、Nb：0.04％～0.08％、Ti：0.008％～0.025％、Ni：0.15％～0.36％、Mo：0.15％～0.45％、Cu：0.15％～0.30％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明高韧性热煨弯管用钢的热轧平板生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸，轧钢采用控轧控冷工艺，其特征在于板坯的加热温度为1160～1220℃，粗轧温度区间为1010～1150℃，精轧温度区间为800～950℃，轧后控制冷却速度为15～30℃/s，终冷温度区间为450～600℃，之后空冷。

本发明高韧性热煨弯管用钢的成分设计理由：

碳：随着碳含量增加钢的强度增加，而韧性、焊接性能降低。但由于控轧控冷工艺和微合金化技术的日趋成熟，同时为改善焊接热影响区(HAZ)的性能，钢中的碳含量逐渐降低，本发明X70、X80级管线热煨弯管钢的碳含量应在0.04％～0.12％为宜。

锰：有固溶强化作用，还可降低γ-α相变温度，进而细化铁素体晶粒，能同时提高钢的强度和韧性，增加Mn含量可细化晶粒，但若超过1.65％，则出现中心偏析，对铸造性能和冲击韧性产生不利影响；若低于1.50％，则达不到提高强度的目的。

硅：是稳定铁素体组织的元素，还能抑制碳化物的形成，该元素在TRIP钢和DP钢中起重要作用，但对API钢而言并非如此。在API钢中，如果提高Si含量，会因形成珠光体而对转变性能和韧性产生不利影响。所以本发明将Si的成分含量限定在0.10％～0.30％。

铌：可延迟奥氏体再结晶、降低相变温度，通过固溶强化、相变强化、析出强化等机制来获得要求的性能。0.04％～0.08％Nb钢，配合合理的轧制工艺，可以获得均匀的以贝氏体组织为主的复合相和良好韧性。

钛：添加微量Ti后，脆化温度区消失。这是因为在奥氏体高温区，TiN比Nb(N，C)更易生成，所以N被TiN固定在奥氏体高温区，Nb析出物从Nb(N，C)变成了在奥氏体低温区和γ+α双相区难以析出的NbC。

钼：能够降低相变温度、抑制块状铁素体的形成、促进针状铁素体的转变，并能提高Nb(C、N)的沉淀强化效果，这种合金体系的管线钢具有含高密位错的细小贝氏体组织，强度高(达到520MPa)，冲击韧性好。在X70管线热煨弯管用钢中，Mo含量在0.15％～0.45％比较理想。