[发明专利]一种服役温度可达-60℃以下的X100管件用钢板及其制造方法

说明书

本发明涉及一种服役温度可达‑60℃以下的X100管件用钢板，元素成分为C：0.07～0.09％、Mn：1.9～2.1％，Si：≤0.45％，S：≤0.001％，P：≤0.008％，Nb：0.04～0.07％、Ti：≤0.015％、V：0.04～0.10％，Alt：≤0.06％，N:≤0.0040％，O：≤0.004％，Mo：0.5～0.7％，Cu：≤0.30％、Ni：0.65～1.0％，Cr：≤0.55％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，碳当量Ceq：0.56～0.60，冷裂纹敏感指数：Pcm：0.23～0.28。产品微观组织以低碳贝氏体为主+少量马氏体，‑55℃横向冲击功≥150J，‑60℃横向冲击功≥148J。制造流程：配比备料→进行转炉或电炉冶炼→炉外精炼→连铸→板坯再加热→特定TMCP工艺→调质处理。

技术领域

本发明涉及X100管线钢，尤其涉及一种服役温度可达-60℃下X100管件用钢板及其制造方法。

背景技术

世界需求的能源中石化能源还占能源结构中的主体地位，经济的增长极大得带动了化石能源需求的急速增长，这也促进了长距离输送管线的发展，为提高输送效率，降低投资，长距离石油天然气输送管线用钢的发展趋势是向高强度或超高钢级发展以及大口径方向发展。目前广泛使用的管线钢最高钢级为X80钢级。一项管道工程除直管段外，还包括用来改变管道方向的弯管和管件等。由于管件的特殊性，为确保管道安全，管件通常需要足够的安全系数进行设计，通常要求更高钢级或更厚的钢板制造，但采用更厚的钢板时，因受到连铸等因素，最终壁厚将受到较大限制，因而提高钢级成为发展主题。以中俄东管道工程为例，其管件用钢的最大壁厚达到57mm，这对连铸而言是较大挑战，若采用X100钢丝的钢板，则壁厚将可以减小到46mm左右。因此，无论从成分和可行性方面，提高钢级将是一项不错的选择。但采用X100管件用钢时，其低温韧性特别是服役温度达到-50℃甚至更低的环境对X100管件用钢而言是一大挑战。

申请专利号为CN 104328357A公开了一种Ni-Mo低温高韧性X100管件用钢板及其制造方法，该专利解决了低温环境的冲击性能波动问题，并具有较好的低温高韧性，但其提到的服役温度为-46℃，不具备更低的服役环境。

为确保超高钢级在更低服役温度下的使用，除在组织上可能需要优化外，更需要通过冶炼和连铸工艺来进一步净化钢液，从而确保钢的最终冲击韧性。

发明内容150L/min

本发明的目的是要提供一种服役温度可达-60℃的X100管件用钢板及其制造方法。

本发明的技术方案为：本发明的X100管件用钢板，采用的元素成分按质量百分比计为C：0.07～0.09％、Mn：1.9～2.1％，Si：≤0.45％，S：≤0.001％，P：≤0.008％，Nb：0.04～0.07％、Ti：≤0.015％、V：0.04～0.10％，Alt：≤0.06％，N:≤0.0040％，O：≤0.004％，Mo：0.5～0.7％，Cu：≤0.30％、Ni：0.65～1.0％，Cr：≤0.55％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明X100钢板的生产厚度为22-58mm；微观组织以低碳贝氏体(回火贝氏体)为主+少量马氏体，屈服强度725-810MPa；抗拉强度825-880MPa，屈强比≤0.93，板样延伸率≥34％，-55℃横向冲击功≥150J，-60℃横向冲击功≥148J。有横向冲击功数值确保其服役极限温度可达到-60℃。

本发明采用低含量碳C、高含量锰Mn，即“低碳高锰设计”，通过加入微量Nb、Ti等微合金化元素，同时加入一定量Mo、Cu、Ni等元素，特别采用钢的净化技术并结合TMCP工艺，以最终保证各项力学性能，尤其是高碳当量系列低温冲击韧性，其主要的基本元素作用如下：