[发明专利]一种高强度经济型X70管线钢热轧平板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳微合金钢技术领域，尤其涉及用于制造高压、大口径石油天然气输送管道用的高强度经济型X70管线钢热轧平板及其生产方法。

背景技术

管线运输是长距离输送石油、天然气最经济、最方便、最主要的运输方式。为了降低长距离输送石油和天然气管线的建设投资和运营成本，提高输送效率，长距离油气输送管道向大管径、高压力方向发展；另外，石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地区，介质复杂，这就要求管线钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀等一系列优良的综合性能。X70是本世纪输气主管线的主导钢材，具有优异的抗延性断裂性能。X70这些性能的提高主要取决于钢中碳、磷、硫等杂质的含量、钢中合金元素的含量以及冶炼、轧制等生产过程工艺参数的控制。目前，国内外生产X70管线钢的典型化学成分通常采用C-Mn-Mo-Nb系列，Mo的主要作用是扩大γ相区，推迟γ-α的转变温度，促进针状铁素体的形成；V的作用是析出强化。但钼、钒属于贵重金属，其价格昂贵，所以采用该种合金化法生产的管线钢成本高，而且耗费大量的贵重金属资源。

授权号为CN1746326，名称为“具有高止裂韧性的针状铁素体型X70管线钢及其制造方法”的中国专利和公开号为JP57-126959A，名称为“高强度高韧性具有优良止裂性能的管线钢”的日本专利，虽然其产品都能达到较高强度，但是，它们都添加了贵重金属Mo或V，所以生产成本高。

公开号为JP11-080833，名称为“具有优良抗HIC性能的高强度管线管用钢板产品”的日本专利，适用于生产X60--X80管线钢，其产品不仅具有较高的强度，而且还具有优良的抗HIC性能，但是该技术对P，S等杂质元素含量要求严格，所以对炼钢要求也就严格，增加了炼钢成本。其次，在碳当量Ceq上要求必须大于等于0.32，为满足这样的碳当量，只能增加Mn等合金元素的含量，这样又增加了制造成本，而且碳当量的增加必然导致其焊接性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术添加贵重金属Mo、V或对杂质元素含量要求严格等原因而导致生产成本高的问题，提供一种制造成本低、综合性能良好的经济型X70管线钢平板及其生产方法。

本发明是这样实现的，该高强度经济型X70管线钢热轧平板的化学成分重量百分比为：C 0.02％～0.08％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.40％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.04％～0.07％，Ti 0.008％～0.030％，Als 0.02％～0.045％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明高强度经济型X70管线钢热轧平板按重量百分比计还可含有Ni、Cr、Cu中的一种或一种以上元素，其中Ni≤0.20％，Cr≤0.20％，Cu≤0.20％。

本发明钢种化学成分中各主要元素的作用如下：

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，X70钢级管线钢的碳含量应在0.02％～0.08％为宜。

锰：有固溶强化作用，是管线钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。还可降低γ-α相变温度，进而细化铁素体晶粒。Mn还可提高韧性、降低韧脆转变温度。由于Mn抑制珠光体的形成，同时促进针状铁素体形成，因而要获得X70钢级，Mn含量应在1.40％～1.70％可以有效控制针状铁素体量。

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％～0.07％Nb钢，配合合理的轧制工艺，可以获得均匀的以针状铁素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。

硫、磷：是钢中不可避免的杂质元素，及Ca处理对硫化物进行夹杂物形态控制，希望越低越好。通过低硫(小于50ppm)可使管线钢具有高的冲击韧性。

铜、镍：可通过固溶强化作用提高钢的强度，同时Cu还可改善钢的耐蚀性，Ni的加入主要是改善Cu在钢中易引起的热脆性，且对韧性和强度有益，但铜、镍的加入都会造成成本的大大上升，有效合理地利用尤为重要。

铬：能够有效提高淬透性，抑制多边形铁素体和珠光体的产生，促进在中温和低温区内形成晶内有大量位错分布的针状铁素体。