[发明专利]高强度管线用钢、钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及管线钢，特别是涉及具有低屈强比、高均匀延伸率高强度管线钢管用钢、钢管及其制造方法。

背景技术

随着管道工业的发展，长距离石油天然气运输管道需要途径地震带、冻土层等特殊地段，为了保证管线运输的安全性，近年来人们对高强度管线钢的抗应变能力开始给予关注。传统的管道设计是基于应力设计，然而在地震等地质灾害多发区，管道将承受较大的位移应变，管道失效不仅仅由应力控制。针对这类管线工程提出了“基于应变设计”的新概念，对此类管线钢要求具有一定的抗应变能力。这样管线钢不仅要满足“应力设计”的横向力学性能的要求，还要满足“应变设计”的要求即钢板的纵向拉伸曲线具有拱顶型(Round house)特征，同时具有低的屈强比、高的均匀延伸率、高应力比等特点。

JP2005-15823A公开了一种变形性能优异的管线用高强度钢管及其制造方法。该钢管的长度方向的屈服强度与圆周方向的屈服强度的比YSL/YSC为70-95％，其含有(质量％)C：0.03-0.12％，Si：0.8％以下，Mn：0.8-2.5％，P：0.03％以下，S：0.01％以下，Nb：0.01-0.1％以下，Ti：0.005-0.03％，Al：0.1％以下，N：0.001-0.008％，满足Ti-3.4N≥0，含有Ni：1％以下，Mo：0.6％以下，Cr：1％以下，Cu：1％以下，V：0.1％以下，Ca：0.01％以下，REM：0.02％以下，Mg：0.006％以下中的一种或；两种，残余为铁及不可避免的杂质。显微组织由面积率为30-80％的铁素体以及残余为马氏体和/或贝氏体构成。钢片在950℃加热，进行热轧，空冷到500℃以下，在740-850℃再加热，以10℃/s的速度冷却到400℃以下，将钢板成型为筒状，将对接部的端部焊接后，进行0.8-3％的扩管处理。该专利的成分设计为加V、Mg和REM，而无B元素，并且采用了钢板热处理工艺。

JP 2004-124167A公开了一种具有优良焊接性能和变形能力的高强度管线钢板和钢管的生产制造方法。其成分上采用低碳设计，并加入Mn、Nb、Ti、Ni、Cu、Cr、Mo、V和Mg等合金元素；采用Ar₃以上温度开冷的TMCP工艺，得到针状铁素体组织。其成分设计思路(加入了V和Mg，而无B元素)，并且采用Ar₃以上温度开冷的TMCP工艺，其微观组织类型为针状铁素体。

JP 2005-060839A公开了一种低屈强比、高韧性、高应变时效抗性的高强度管线钢管的生产制造方法。其成分上采用低碳设计，通过Mo、Ti、V与C结合形成的析出物实现强化。其成分设计思路(加入了V而不加Cu、Ni、Cr)，其采用在线加热的生产工艺，其微观组织类型为贝氏体+马奥岛组织。

JP 2006-283147A公开了一种具有变形能力和高腐蚀抗性的高强度管线钢管的生产制造方法。在成分设计上采用低碳思路，加入Mn-Ni-Cu-Mo-Nb-Ti等合金元素，并阐述了相应的工艺。其成分设计思路(不含Cr和B)，其微观组织类型为以针状铁素体为主。

随着管线逐渐向这种地震带和冻土层的区域铺设，导致抗应变管线钢的需求越来越大。最近，已计划铺设的抗应变管线总用钢量就达数百万吨。为此，需要开发一种不仅满足“应力设计”的横向力学性能的要求，还满足“应变设计”的要求，即钢板的纵向拉伸曲线具有圆屋顶型特征，同时具有低的屈强比、高的均匀延伸率、高应力比等特点的高强度管线钢管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低屈强比、高均匀延伸率高强度管线用钢。

为了实现上述目的，本发明的具有低屈强比、高均匀延伸率高强度管线用钢，其重量百分比化学成分为：C：0.01-0.12％，Mn：1.0-2.5％，Si≤0.6％，S≤0.0030％，P≤0.015％，Nb：0.01-0.09％，Ti：0.0025-0.030％，Alt≤0.08％，Mo≤1.0％，Cu≤1.2％，Ni≤1.5％，Cr≤1.2％，B≤0.0030％，Ca≤0.01％，N：0.001-0.010％，其余为铁及不可避免的杂质。

优选地，C：0.01-0.10％。

优选地，Mn：1.03-2.45％。

优选地，Nb：0.015-0.085％。

优选地，Ti：0.0025-0.020％或Ti：0.005-0.020％。

优选地，Alt：0.02-0.08％。