[发明专利]一种高应力比高止裂韧性的X80管线钢及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于低合金结构钢领域，具体涉及一种高应力比高止裂韧性的X80管线钢及其制备方法与应用。

背景技术

近年来随着能源需求的不断增长，输送石油天然气的管道大多要经过寒冷、地形不稳定的区域。在此类区域，需要使用具有较高的变形能力和高止裂韧性的钢管。为达到上述目的，在X80M管线钢的生产过程中，必须保证钢板再结晶区轧制的奥氏体细化晶粒效果，未再结晶区的低温大压下轧制、和轧后的准确控制冷却技术。以此来生产晶粒细化、含有多相组织的钢板，实现高应力比高止裂韧性的特征。

2013年01月02日公开的中国专利申请CN102851587A中记载了一种抗变形X80-100管线钢板及其制造方法。该专利未对粗轧过程道次变形温度进行有效控制，未进行中间坯冷却，未进行冷却阶段的多阶段冷却，因此未有效细化钢板的晶粒尺寸，未实现针状铁素体组织为主的多相组织控制，实现高止裂韧性。

2014年06月18日公开的中国专利申请CN103866204A中记载了一种低温大压下工艺生产的大应变X80M双相钢板，未提及钢板的规格，且仅得到铁素体和贝氏体双相组织。

2013年06月05日公开的中国专利申请CN103131833A中记载了一种获取X80M钢级双相组织大应变管线钢的方法，其工艺参数为实验室获得，与工业现场生产有较大差别。

2013年05月15日公开的中国专利申请CN103103449A中记载了一种抗大变形的X80M管线用钢及其生产方法，其生产工艺中的粗轧阶段未控制终轧温度在变形温度的下限，且结束后未对中间坯进行降温，不能有效防止晶粒尺寸的长大。另外，该文献精轧后采用两阶段冷却，第一阶段冷却的温降范围较小，冷却速率较高，生产时不易控制。

2011年2月16日公开的中国专利授权CN101456034B中说明了一种生产X80M级抗大变形管线钢中厚板的方法，其钢板的厚度规格受到限制，且钢板的组织中仅含有先共析铁素体和贝氏体组织。

综上来看，现有的方法均存在一定的缺陷，需要针对上述的缺陷进行改进。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种高应力比高止裂韧性的X80M管线钢及其制备方法与应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种高应力比高止裂韧性的X80管线钢，由以下重量份的组分组成：C 0.03～0.08％，Si 0.15～0.35％，Mn 1.50～2.00％，P≤0.010％，S≤0.003％，Nb 0.04～0.08％，Ti 0.015～0.025％，Zr 0.015～0.025％，Mo≤0.03％，Cu≤0.35％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选的，所述X80管线钢由以下重量份的组分组成：C 0.03～0.06％，Si 0.28～0.32％，Mn 1.72～1.77％，P≤0.009％，S≤0.002％，Nb 0.055～0.063％，Ti 0.017～0.025％，Zr 0.02～0.023％，Mo≤0.03％，Cu≤0.14％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选的，所述X80管线钢的组分的百分含量满足以下要求：

Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B≤0.21％。

优选的，所述X80管线钢的带状组织评级小于3级。

一种高应力比高止裂韧性的X80M管线钢的制备方法，包括如下步骤：

1)制备铁水；

2)将铁水依次进行脱硫、冶炼、精炼以及板坯连铸处理，脱硫、冶炼和精炼这三个处理过程中控制体系中的S、P、O、N、H的总量小于150ppm；

3)板坯加热，板坯加热温度为1150℃-1220℃，均热段保温时间大于40min，总加热时间不小于270min；

4)板坯除鳞，除鳞后板坯的表面温度为1070-1120℃；

5)将板坯粗轧得到中间坯，对中间坯冷却后，再对中间坯进行精轧；粗轧过程中，再结晶区的轧制温度为1050-1100℃，最后道次的温度为1050-1070℃，最后道次的压下率≥12％；将变形渗透至钢板心部。

6)对精轧后的钢进行冷却，在钢板冷却前将钢板温度降至相变点Ar3以下0-50℃；