[发明专利]一种特厚规格X70管线钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及X70海底管线钢及其制造方法，具体涉及一种厚度在30mm以上、强度区间窄、具有优异的低温韧性且抗HIC性能、抗低温应变时效性能兼优的X70管线钢及其制造方法。

背景技术

随着世界经济的高速发展和能源资源的枯竭，油气开发重点已从陆地转向海洋，海底输油气管道是海上油气田开发生产系统的主要组成部分，它是连续地输送大量油气最快捷、最安全和经济可靠的运输方式，已被广泛应用于海洋石油运输。例如，美国墨西哥湾已经建成长达37000Km的海洋管道，最深输气管道达到2900m。因此，海底管线用钢开发的重要意义日益凸显。

由于海底管道服役环境较为复杂，对海底管线用钢的要求也不同于一般陆地用钢。例如，海底管道中有需要埋设于海底土中一定深度，或处于潮差或波浪破碎带，受风浪、海底潮流、冰凌等影响较大，有时可能被海中漂浮物和船舶撞击而遭受破坏。在安装和运行期间也会出现各种破坏情况，如屈服屈曲、疲劳损坏、脆性断裂、韧性断裂扩展等。另外，在海底开采油气过程的工作状况也具有一定复杂性。因为海底管线钢管须具备高强度、高冲击韧性、耐高压、耐腐蚀性、抗低温和抗挤毁等性能，所以，海底管线钢通常为大壁厚，具备高强度且强度窄区间控制，即：对屈服强度和抗拉强度有严格的区间控制，要求钢管的最大屈服强度和最大抗拉强度均不超过最小规定值的一定数量值，由于钢板在制管过程和试验过程中存在加工硬化现象和包辛格效应，因此对材料的屈强比也有严格要求。除了钢管在后期热涂覆耐蚀材料，在海底管线钢设计过程中，也需要考虑管线钢的抗HIC性能。此外，由于海底用钢材的服役环境十分恶劣，一定时间后，管线钢的强度、韧性、塑性等均会下降，导致管线钢的服役周期缩短，成本增加，因此，提高海底管线钢应变时效性能亦是本领域技术人员亟需探究的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大厚度、高强度且强度区间窄、高冲击韧性、抗HIC性能和应变时效性能兼优的X70管线钢。

本发明所要解决的另一技术问题是针对上述现有技术现状提供一种制造上述特厚规格X70管线钢的制造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种特厚规格X70管线钢，该管线钢的厚度为30～32mm，其化学成分按质量百分比计为C：0.03～0.06%，Si：0.1～0.30%，Mn：1.30～1.60%，P：≤0.010%，S：≤0.0050%，Nb：0.030～0.050%，Ti：0.008～0.020%，Ni：0.10～0.30%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.10～0.30%，余量为Fe 及不可避免的杂质元素。 

优选地，所述管线钢的化学成分按质量百分比计为C：0.03～0.05%，Si：0.2～0.30%，Mn：1.43～1.60%，P：≤0.010%，S：≤0.0020%，Nb：0.04～0.045%，Ti：0.01～0.017%，Ni：0.19～0.30%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.13～0.2%，余量为Fe 及不可避免的杂质元素。

更优选地，所述管线钢的化学成分按质量百分比计为C：0.04%，Si：0.15%，Mn：1.44%，P：0.007%，S：≤0.002%，Nb：0.045%，Ti：0.017%，Ni：0.2%，Cr：0.10%，Cu：0.16%，余量为Fe 及不可避免的杂质元素。

进一步地，所述管线钢的屈服强度为490～550MPa，抗拉强度为580～620MPa，屈强比为0.86～0.89，延伸率≥26%，-30℃夏比冲击功>320J，应变时效冲击试验后夏比冲击功>320J，所述应变时效冲击试验是取样进行5%拉伸预应变后再进行250℃回火1小时，-30℃剪切面积SA%为100，裂纹指标CLR%、CTR%、CSR%均为0。

本发明特厚规格X70管线钢的化学成分是这样确定的:

C是增加钢的淬透性的元素，特别是中厚板生产，可以有效提高钢的强度，但是C含量过多不利于钢的韧性、焊接性能以及耐蚀性能，本发明碳控制在0.03～0.06%的低含量水平。

Si是脱氧元素，须依据不同的冶炼方式来确定其加入量，要获得良好的钢板性能，必须控制其在0.10%以上，但是超过0.30%以上就会造成心部偏析以及影响焊接性能，所以规定其上限为0.30%。