[发明专利]一种X70冷煨弯管用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，涉及制造用于长输管道大曲率半径X70冷煨弯管用热轧平板及其生产方法。

背景技术

近年来，随着石油天然气使用量的不断增加，石油天然气的开采及输送面临着很多新的问题，从经济、安全等方面综合考虑，人们一直倾向于使用长距离输送管线将石油天然气从边远的油气田输送到使用城市。弯管是长输管道上重要的产品之一，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。对于改变管线的方向且曲率半径小的弯管常采用热煨工艺制造，对于缓冲管线拉、压应力和扭矩作用且曲率半径大的弯管常采用冷煨工艺制造。这就要求冷煨弯管用钢要有优良抗塑性变形能力，在允用塑变的条件下仍有与干线管相同的力学性能。

X70是本世纪输气主管线的重要钢材，开发具有优良塑变能力的高强度X70冷煨弯管用钢是很必要的。X70冷煨弯管用钢的性能主要取决于钢中碳、磷、硫等杂质的含量、钢中合金元素的含量、碳当量以及冶炼、轧制等生产过程工艺参数的控制及组织形态。目前，国内外生产X70冷煨弯管用钢的典型化学成分通常采用C-Mn-Mo-Nb系列，针状铁素组织。采用该种合金化法生产的管线钢是基于应力设计的管线钢，其屈强比高，而且延伸率低，变形后的管线不能安全运行，无法应用于地质不稳定地区。

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或对碳当量Ceq含量要求严格等原因而导致冷成型难度大的问题，提供一种具有优良塑变能力的高强度、综合性能良好的X70冷煨弯管用平板及其生产方法。

该X70冷煨弯管用钢热轧平板的化学成分重量百分比为：C0.02％～0.06％，Si 0.10％～0.35％，Mn 1.30％～1.70％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb 0.02％～0.07％，Ti 0.006％～0.030％，Als 0.02％～0.045％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明X70冷煨弯管用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≤0.30％，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冷煨弯管用钢的碳含量应在0.02％～0.06％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1.30％～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。0.02％～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)可使冷煨弯管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。