[发明专利]低温韧性和伸长率优异且屈服比小的用于高强度厚管线的钢材及其制造方法

说明书

本发明的一个实施方式提供一种低温韧性和伸长率优异且屈服比小的用于高强度厚管线的钢材及其制造方法，以重量％计，所述钢材包含：C：0.03‑0.055％、Si：0.1‑0.35％、Mn：1.7‑2.2％、Al：0.01‑0.04％、Ti：0.005‑0.025％、N：0.008％以下、Nb：0.08‑0.12％、Cr：0.2‑0.45％、Ni：0.2‑0.35％、Cu：0.05‑0.3％、Mo：0.2‑0.4％、P：0.02％以下、S：0.002％以下、Ca：0.0005‑0.004％、V：0.01‑0.04％、B：0.0005％以下、余量的Fe和其它不可避免的杂质，并且满足以下关系式1至关系式4的条件，以面积％计，微细组织包含：多边形铁素体：1‑5％、针状铁素体：60‑75％、贝氏铁素体：20‑30％和岛状马氏体：5％以下，[关系式1]19≤(Mo/96)/(P/31)≤30，[关系式2]1.42≤Cr+2Mo+Cu+Ni+1000B≤1.75，[关系式3]4{3C/12+Mn/55}×100≤4.9，[关系式4]600≤400C+6800Nb+600V+800Ti+300Al≤820，(其中，所述关系式1至关系式4中记载的合金元素的含量为重量％)。

技术领域

本发明涉及一种低温韧性和伸长率优异且屈服比小的用于高强度厚管线(linepipe)的钢材及其制造方法，更具体地，涉及一种可以用于建筑、管线和海上构造物等的用途的用于管线的钢材及其制造方法。

背景技术

随着采矿和输送环境变得恶劣，对具有高强度和优异的低温韧性的API钢材的需求逐渐增加。此外，在使用用于输送原油或天然气的钢管时，为了提高输送效率，增加输送压力，近年来输送压力达到120个大气压。特别地，随着以气候条件恶劣的西伯利亚、阿拉斯加等的寒冷地区为中心进行油田开发，正积极进行将油田地区的丰富的天然气资源通过管线输送到消费地区的项目。对于这种管线项目，考虑到高的输送天然气的压力和对于极低温和地面的变形的耐久性，主要采用厚材料的同时具备低温断裂韧性和低屈服比特性的钢材。

特别地，厚度为20mm以上的厚钢材的情况下，确保厚度中心部的抗断裂传播性非常重要。钢材的厚度增加时，轧制时绝对压下量不足，并且难以确保充分的冷却速度，因此铁素体晶粒变得粗大，并且由于中心部偏析和连铸时偏析到内部裂纹中的杂质，发生低温韧性劣化的问题。

为了实现现有的用于管线的厚钢材的优异的DWTT延性断裂率，进行了大量的研究。通常，为了确保低温韧性，对于厚管线钢材而言，为了确保中心部的抗断裂传播性，必须细化初始奥氏体粒度或进行低温轧制至铁素体转变开始温度(Ar3)之上才可以确保温度为-30℃水平的中心部的抗断裂传播性(DWTT特性)。但是，这种钢材无法充分固溶在板坯中析出或晶化的Nb(C、N)，因此通过Nb(C、N)的再析出的析出强化效果不充分。因此，通常采用添加大量的昂贵的Mo或Ni等的合金来补偿强度和韧性的制造方法。其中，专利文献1是代表性的技术。所述技术包括以下制造条件：将板坯的提取温度设定为1000-1150℃，并且在Ar3以上的温度下终止轧制，然后在Ar3以下的温度下开始冷却。特别地，将冷却开始温度限制为Ar3-50℃至Ar3，冷却停止温度限制为300-550℃。通过这样的制造条件，实现具有50-80％的平均粒径为5μm以下的铁素体并且具有纵横比为6以下的贝氏体的双相(Dualphase)(二相)组织，从而实现了85％的DWTT延性断裂率的转变温度为-20至-30℃。但是，用这样的双相组织难以制造出满足客户要求的最低条件即在相对于轧制方向的30度方向上的屈服强度为540MPa以上、拉伸强度为670MPa以上、在-60℃下的冲击能量为190J以上、满足85％以上的DWTT延性断裂率的最低温度为-18℃以下、屈服比小于0.85、总伸长率为39％以上的钢材。

[现有技术文献]

(专利文献1)日本公开专利公报第2010-077492号

发明内容

要解决的技术问题

本发明的一个方面的目的在于提供一种低温韧性和伸长率优异且屈服比小的用于高强度厚管线的钢材及其制造方法。