[发明专利]一种无Cu、Cr、Ni、Mo、V低成本MnNb系抗酸管线钢热轧板卷及其制造方法

说明书

本发明公开了一种无Cu、Cr、Ni、Mo、V低成本MnNb系抗酸管线钢热轧板卷，其合金化学元素及重量百分比为：C 0.03～0.06％，Si 0.2～0.3％，Mn 0.80～1.05％，Nb 0.03～0.06％，Ti 0.01％～0.02％，微量Ca或者Mg，余量为Fe。本发明还公开了一种生产方法为：洁净钢冶炼和连铸、铸坯加热、轧制过程三阶段控轧控冷、超快冷冷却。该钢的基体组织为粒状贝氏体/针状铁素体和少量小尺寸准多边形铁素体，钢板综合理化性能为屈服Rt_0.5450～520MPa，抗拉R_m 535～620MPa，冲击‑30℃KV2≥280J，‑20℃DWTT SA≥85％，HV10169～190，抗酸检验A溶液具有良好的抗H₂S腐蚀性能，满足X52MS、X60MS和X65MS综合技术要求。

技术领域

本发明涉及低碳微合金管线钢生产制造领域，具体涉及一种无Cu、Cr、Ni、Mo、V低成本MnNb系抗酸管线钢热轧板卷及其制造方法。

背景技术

油气资源管线钢管道输送是最经济安全高效的一种方式。随着人类开采活动的加剧，能源运输所需管道的建造难度也逐渐增加，苛刻服役环境的管线比例增加，如高钢级管线、深海管线、耐蚀管线、低温管线、抗大变形管线等。很多油气资源中常富含H₂S等酸性介质，管线钢在油气运输过程中会与H₂S相接触并发生反应，最终引起管线钢的失效(氢致开裂HIC和硫化氢应力腐蚀开裂SSCC)，导致较大的经济损失和环境污染。针对酸性介质输送管线解决酸性环境下的失效模式解决方式是应用抗酸管线钢，目前抗酸管线钢主要用于国内陆地管富含H₂S油气管线、海底抗酸管线、中东等海外陆地抗酸管线。抗酸管线钢相比管线钢，增加了湿的H₂S酸性环境中服役要求，氢致开裂(HIC)和硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)几率急剧增加，管线钢强度级别越高，厚度规格越厚，引起的中心成分组织偏析越严重，造成HIC、SSCC敏感性越大。

在抗酸管线钢的开发过程中，主要存在三大技术难点。第一，钢水纯净度要求极高，硫化氢腐蚀过程中，因为氢原子容易在两相界面上聚集并形成裂纹，所以钢水的纯净度越高越好。第二，对于一定强韧性抗酸管线力学性能要求，必须加入合金强化元素C、Mn等多种合金元素，合金元素越高，成分偏析越严重，成分偏析引起的组织不均匀和带状偏析组织极易引起氢致裂纹。第三，对于厚规格管线，轧制过程中厚度方向变形量存在较大差异，变形很难渗透到中心，冷却过程中的温度梯度和冷速差异也很大，组织均匀性难以控制，特别在热连轧TMCP快速轧制和快速冷却的条件获得厚度方向均匀的组织难度极大。

通过文献检索，检索到相关专利17篇，专利CN 106566991 A公开了一种X65MOS抗酸性海底管线钢及其制备方法，化学组成为C：0.03～0.045％，Si：0.15～0.23％，Mn：1.2～1.35％，Ni 0.2～0.4％，Cr：0.2～0.3％等，制备时，钢板压缩比≥11，钢坯加热在炉时间380～460min，经粗轧、精轧、水冷、堆冷，制备钢板厚度34～48mm。

CN 105132807 A公开了一种海底耐酸腐蚀性能优异的管线钢，其化学组成为：C0.020～0.050％、Si 0.10～0.30％、Mn 0.50～1.10％、P≤0.012％、S≤0.0015％、Cu 0～0.20％、Cr 0～0.30％、Ni 0～0.20％、Mo 0～0.25％、Nb 0.030～0.055％、V 0.020～0.050％、Ti 0.010～0.025％、Al 0.010～0.050％、N≤0.008％；生产步骤：连铸成坯后加热；粗轧；精轧；冷却；卷取；冷却至室温；能够获得理想的超细晶多边形铁素体+少量弥散分布的MA组元的复相组织，以实现Rt_0.5≥485MPa，R_m≥570MPa，-20℃KV2≥250J，-15℃DWTTSA≥85％。HIC及SSCC试验，无任何开裂或裂纹。该专利采用粗轧和精轧两阶段累计压下率都不低于70％，采用250mm厚度及以下连铸坯只能用于生产23mm以下海底抗酸管线，不能用于25mm及以上特厚规格海底抗酸管线生产。