专利名称：一种海底管线用x70热轧中厚板的生产方法
技术领域：
本发明属于低碳微合金钢生产技术领域，特别是涉及一种海底管线用X70热轧中厚板的生产方法，适用于对横纵向拉伸强度和低温韧性要求较高的海底管线工程用25 35mmX70热轧中厚板的生产。
背景技术：
随着全球经济的高速发展，石油天然气需求已出现供不用求的局面，这极大地促进了边际及海上油气资源的开发与海底管线的建设，海底管线用钢的重要性日益凸现。海底管线服役于深海之处和恶劣的海洋环境，管道承受深海高压及严重的海洋腐蚀；且由于海底地势的复杂性和海底海流的多变性，管道在铺设过程中须发生各种不同角度的弯曲变形，要求海底管线用钢具有更高的洁净度、更高的低温韧性、较高的横纵向强度和较低的钢板各向异性，故对海底管线用钢提出了比陆地管线用钢更严更高的质量要求。 如中国南海海底管线工程用大壁厚X70管线钢对横纵向强度性能和低温韧性要求很高，且钢板规格厚，故开发难度非常大，高强韧性指标合格率偏低，因此给生产厂家带来了较大的经济损失，同样给管线铺设工程及管线运行的安全性带来了巨大隐患。目前，高等级海底管线用钢已逐渐成为冶金和材料研究领域的热点，从所申请的专利技术和发表的文献来看，产品在厚度规格、横纵向拉伸强度、落锤韧性要求、成分设计及轧制方法等方面与本专利有着本质的差别。专利20071005^01. 7公开了 “一种用于制作海底管线的钢板及其轧制方法”，提出了海底管线用X65热轧板卷的生产方法，与本专利大壁厚X70热轧中厚板生产方法有本质差异；另外相关文献“海底管线用钢的开发及应用”(焊管.2006,29(5) :36-39)，只介绍了宝钢海底管线用X65级钢板的理化性能，但未对钢板的化学成分及其生产方法进行充分公开。本发明涉及到海底管线用25 35mmX70热轧中厚板，钢板既要满足高强度高韧性要求，还要确保较低的碳含量及碳当量，且要有良好的焊接适应性。综合考虑各方面的要求，本发明采用低C成分，利用Nb、Ti元素细化晶粒，采用Mo、Cr、Cu等合金元素配合，提高钢板的淬透性，保证横纵向强度，同时加入M元素改善钢板低温韧性；并采用控轧控冷工艺技术，提高钢板的综合力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海底管线用X70热轧中厚板的生产方法，通过合理的合金元素匹配、优化的坯型设计、严格的加热制度和强化的控轧控冷工艺，有效地解决了大壁厚X70海底管线用钢具有良好强韧性匹配的难题，确保了钢板横纵向强度指标和低温韧性指标同时满足标准要求，从而降低了生产厂家的经济损失，提高了管线铺设工程及管线运行的安全性，对我国海底管线工程项目的发展具有重大意义。本发明提供的海底管线用X70热轧中厚板的化学成分(重量％ )为C :0. 035 0. 07%, Si 0. 10 0. 35%，Mn :1. 40 1. 85%，P ≤ 0. 010%，S ≤ 0. 0030%,Alt :0. 01 0. 06 %, Nb 0. 035 0. 070 %, Ti :0. 008 0. 020 %, Mo :0. 10 0. 30 %，Ni :0. 10 0. 25%,Cr 0. 10 0. 25%,Cu :0. 10 0. 25%，余量为!^e和不可避免杂质元素；其生产工艺具体如下(1)坯型设计要求生产钢板压缩比彡10，选用400mm厚钢坯；(2)加热制度将钢坯加热到1120 1210°C，保证钢坯均热时间1. 5 2. 5小时， 提高钢坯厚度方向上加热的均勻性；(3)轧制工艺轧制分两阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制(粗轧)和奥氏体未再结晶轧制(精轧)；在粗轧阶段，轧制温度区间为980 1070°C，控制钢坯展宽后至待温前总变形率在60% 75%之间，同时需确保展宽后至待温前的纵轧道次变形率逐渐上升， 且单道次变形率控制在15. 5% 30%之间，尤其要保证最后3个道次变形率均> 23% ；中间坯待温厚度/成品厚度彡3. 3 ；在精轧阶段，开轧温度为850 920°C，终止轧制温度为 760 840°C，且控制钢坯总变形率在70% 80%之间；(4)水冷工艺热轧后以12 ^°C/s的速度冷却，冷却终止温度为455 570°C。采用上述化学成分钢坯和生产工艺，生产钢板厚度规格为25 35mm，钢板微观组织以均勻细小的针状铁素体为主，晶粒度为12 13级。本发明的优点在于本发明在较低的C含量0. 035 0. 07%，适量的Nb和Mo微合金化的成分体系基础上，辅以适量的Ni、Cr、Cu合金元素配合，通过优化的坯型尺寸设计、 严格的加热制度和强化的控轧控冷工艺，充分发挥合金元素作用和挖掘控轧控冷工艺的潜力，使钢板全壁厚上获得均勻细小的针状铁素体为主的组织形态，提高钢板横纵向强度和低温韧性，生产的钢板较同等级陆地管线用钢的综合力学性能大幅改善，大大地提高了海底管线铺设工程及管线运行的安全性。按照本专利所述的技术方案生产大壁厚X70海底管线用钢性能达到以下水平⑴拉伸性能a)横向屈服强度在515MPa以上，抗拉强度在605MPa以上，屈强比在0.88以下；b)纵向屈服强度在500MPa以上，抗拉强度在620MPa以上，屈强比在0. 83以下；(2)低温韧性a)冲击性能-20°C时10\10父55111111试样横纵向￥型缺口夏比冲击功均在370了以上，_40°C时横纵向夏比冲击功均在325J以上，_60°C时横纵向夏比冲击功均在MOJ以上， 50% FATT < -60 0C ；b)落锤性能-10°C横纵向落锤撕裂试验(DWTT)剪切面积单值彡87%, _20°C时 DffTT 单值彡 82%，-40°C时 DWTT 单值彡 60%,50% FATT < -50°C ；(3)冷弯性能横向冷弯d = 2a(d为弯曲直径，a为钢板厚度)，180°，拉伸面完好。具体实施方法实施例1根据本发明海底管线用X70热轧中厚板的生产方法，利用400mm厚钢坯在4300mm 双机架宽厚板生产线上生产出了厚度为25mm钢板。其钢坯化学成分如表1所示，控轧控冷工艺如表2所示，强度性能如表3所示，系列温度下钢板的冲击韧性如表4所示。表1实施例1的化学成分(重量，% )
权利要求
1.一种海底管线用X70热轧中厚板的生产方法，该钢的化学成分(重量％)为C: 0. 035 0. 07%, Si 0. 10 0. 35%, Mn :1. 40 1. 85%, P 彡 0. 010%, S 彡 0. 0030%, Alt :0. 01 0. 06%, Nb :0. 035 0. 070%, Ti :0. 008 0. 020%, Mo :0. 10 0. 30%, Ni 0. 10 0. 25%, Cr :0. 10 0. 25%, Cu :0. 10 0. 25%，余量为Fe和不可避免杂质元素，其特征在于，生产工艺如下(1)坯型设计要求生产钢板压缩比彡10，选用400mm厚钢坯；(2)加热制度将钢坯加热到1120 1210°C，保证钢坯均热时间1.5 2. 5小时，提高钢坯厚度方向上加热的均勻性；(3)轧制工艺轧制分两阶段轧制，即奥氏体再结晶区轧制(粗轧)和奥氏体未再结晶轧制(精轧)；在粗轧阶段，轧制温度区间为980 1070°C，控制钢坯展宽后至待温前总变形率在60% 75%之间，同时需确保展宽后至待温前的纵轧道次变形率逐渐上升，且单道次变形率控制在15. 5% 30%之间，尤其要保证最后3个道次变形率均> 23% ；中间坯待温厚度/成品厚度> 3. 3 ；在精轧阶段，开轧温度为850 920°C，终止轧制温度为760 840°C，且控制钢坯总变形率在70% 80%之间；(4)水冷工艺热轧后以12 /s的速度冷却，冷却终止温度为455 570°C。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，生产钢板厚度规格为25 35mm，钢板微观组织为均勻细小的针状铁素体，晶粒度为12 13级。
全文摘要
本发明提供了一种海底管线用X70热轧中厚板的生产方法，其化学成分按重量百分数为C0.035～0.07％，Si0.10～0.35％，Mn1.40～1.85％，P≤0.010％，S≤0.0035％，Alt0.01～0.06％，Nb0.035～0.07％，Ti0.008～0.020％，Mo0.10～0.30％，Ni0.10～0.25％，Cr0.10～0.25％，Cu0.10～0.25％，余量为Fe和不可避免杂质元素。在钢板制造过程中，采用适量的Ni、Cr、Cu合金元素匹配，通过优化的坯型设计、严格的加热制度和强化的控轧控冷工艺，充分发挥合金元素作用和挖掘控轧控冷工艺的潜力，使钢板全壁厚上获得均匀细小的针状铁素体为主的组织形态，具有较高的横纵向拉伸强度和优良的低温韧性，完全满足深水海底管线用钢的高性能要求。
文档编号C22C38/50GK102181796SQ20111008013
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者丁文华, 刘金刚, 姜中行, 张国栋, 徐晓东, 李家鼎, 李少坡, 李战军, 李群, 查春和, 王文军, 白学军, 麻庆申 申请人:首钢总公司