一种地面集输用L450级管线钢热轧板卷及其生产方法与流程

本发明涉及低合金热轧板卷生产，尤其涉及一种地面集输用l450级管线钢热轧板卷及其生产方法。

背景技术：

1、地面集输管线主要用于运输原油、污水和天然气等物质，由于输送介质中含有一定量的氯离子，使得穿孔、泄漏、爆管等管道腐蚀失效事件频发。目前，各大油气田采用的地面集输管线多使用20#钢、16mn、不锈钢或耐蚀合金，其中不锈钢和耐蚀合金由于成本高昂，无法大面积推广使用，采用20#钢及16mn材质的地面集输管线由于钢材为高碳设计，需要添加大量mo、cr、ni和cu元素，以保障其耐腐蚀性能，导致合金成本偏高。因此，急需开发出一种成本低廉、强耐蚀且综合力学性能优异的地面集输管线用钢。

2、申请号为cn201310368061.9的中国专利申请公开了“一种耐氯离子腐蚀的管道用钢及其制备方法”，其钢的成分为(重量百分比)：c 0.008％～0.02％，si 0.05％～0.015％，mn0.50％～0.85％，s≤0.010％，p≤0.01％，mo 0.8％～2.0％，al 0.001％～0.020％，ni 0.50～1.2％，w 0.02～0.08wt％，cr满足下述不等式：2.4-0.49[mo]+11.8[c]+12.2[w]≤cr≤3.2-0.57[mo]+9.8[c]+7.2[w]。但其管道用钢中添加了mo、ni和w，导致合金成本较高。

3、申请号为cn201910420753.0的中国专利申请公开了“一种屈服强度500mpa级的耐多种介质腐蚀钢及其制备方法”，其钢的成分为(重量百分比)：c 0.06％～0.10％，si0.15％～0.40％，mn 0.70％～1.20％，p≤0.025％，s≤0.01％，cu 0.20％～0.40％，ni0.20～0.50％，cr 0.50～1.0％，sb 0.02～0.12％，sn 0.005～0.030％，nb 0.02～0.05％，ti 0.015％～0.025％，ca 0.001％0～0.003％，n≤0.006％。其钢中加入了sb、sn和ni，导致合金成本较高，并且钢的屈服强度≥500mpa，但-40℃冲击功仅为80j，产品强韧性匹配不佳，不是地面集输管线的优选材料。

4、申请号为cn201510534708.x的中国专利申请公开了一种“厚规格x65管线钢及其生产方法”，钢中成分为(重量百分比)：c 0.07％～0.09％，si 0.10％～0.30％，mn 1.40％～1.60％，p≤0.018％，s≤0.005％，nb 0.035％～0.039％，v 0.06％～0.008％，ti0.010％～0.017％，cr 0.20％～0.30％。其为传统管线钢合金设计，合金设计与本发明明显不同，此外，其未记载产品的耐蚀性。

5、申请号为cn201010243241.0的中国专利申请公开了“一种x65管线钢及其生产方法”，钢中成分为(重量百分比)，c 0.055％～0.090％，si 0.15％～0.35％，mn 1.50％～1.65％，s≤0.005％，p≤0.020％，nb 0.040％～0.055％，v 0.040％～0.070％，ti0.010％～0.025％。其也为传统管线钢合金设计，合金设计与本发明明显不同，此外，其未记载产品的耐蚀性。

6、申请号为cn200710028175.3的中国专利申请公开了“一种低成本生产x65管线钢的方法”，钢中成分为(重量百分比)，c 0.046％～0.060％，si 0.15％～0.30％，mn 1.40％～1.60％，s 0.001％％～0.008％，p 0.006％％～0.015％，nb 0.045％～0.050％，ti0.015％～0.025％。其也为传统管线钢合金设计，合金设计与本发明明显不同，此外，其也未记载产品的耐蚀性。

7、申请号为cn20131217916.8的中国专利申请公开了一种“地面集输用耐co2腐蚀管线钢及其制备方法”，其钢的成分为(重量百分比)：c 0.01％～0.08％，si 0.10％～0.50％，mn 0.50％～1.50％，p≤0.020％，s≤0.006％，nb+v+ti≤0.1％，cr 1.0～3.0％，mo0.10％～0.30％，cu 0.10％～0.50％，ni 0.10％～0.50％。但其涉及的是中厚板生产领域，添加了mo和ni等贵金属以获得优异的耐蚀性和低温韧性，且屈服强度达到530mpa以上。

8、申请号为cn201410247308.6的中国专利申请公开了“一种5cr耐腐蚀用钢及其生产方法”，钢的成分为(重量百分比)：c 0.05％～0.07％，si 0.10％～0.30％，mn 0.50％～0.80％，p≤0.020％，s≤0.01％，cr 4.5％～5.5％，n 0.02％～0.05％。其涉及热轧钢筋用钢领域，力学性能指标要求与热轧板卷产品相差较大。

9、论文“油套管及集输管线材料耐腐蚀筛选评价试验”(段方玮等著，《油气田环境保护》2018.6期，第24-28页)提到了集输管线用钢，其文中所述的20钢、16mn钢和x65钢均采用高碳无nb，复合添加cr、ni、mo和cu的合金设计，且从其提供的均匀腐蚀速率数据可知，其钢的腐蚀程度达到中度腐蚀甚至严重腐蚀，另外其没有记载钢的生产工艺和力学性能。

10、上述公开资料中涉及的地面集输管线用钢均为中厚板产品，且合金设计上基本都添加了贵金属mo和ni，除专利申请“一种屈服强度500mpa级的耐多种介质腐蚀钢及其制备方法”和“地面集输用耐co2腐蚀管线钢的制备方法”外，均不添加nb，而本发明所述一种地面集输用l450级管线钢热轧板卷，打破了地面集输用钢采用高碳设计的固有思路，开辟出一条采用低碳钢获得足够强度及良好耐蚀性的新途径。

技术实现思路

1、本发明提供了一种地面集输用l450级管线钢热轧板卷及其生产方法，通过添加较低含量的c、mn和si，同时添加适量的ti形成近球状且不易变形的ti4c2s2，使产品获得优异的韧性指标；通过添加nb提高细晶强化的作用；采用最经济的cr和cu复合添加，以获得优异的腐蚀性能，降低了腐蚀速率，提高了腐蚀电位；此外采用两阶段控轧控冷技术，保障最终产品获得细小均匀的显微组织；采用小厚度中间坯轧制技术，打破了管线钢中间坯厚度为成品厚度3.6倍以上的限制，可降低精轧阶段压下量，从而减小位错密度，进一步提高耐蚀性能。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种地面集输用l450级管线钢热轧板卷，钢中化学成分按重量百分比计为c：0.061％～0.070％、si：0.15％～0.25％、mn：0.39％～0.48％、p≤0.012％、s 0.0028％～0.003％、als：0.030％～0.045％、nb：0.032％～0.038％、ti：0.020％～0.023％、cu：0.34％～0.42％、cr：0.32％～0.39％、n≤0.004％，其余为铁和不可避免的杂质。

4、一种地面集输用l450级管线钢热轧板卷的生产方法，包括如下工艺过程：铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、板坯加热、轧制、层流冷却及卷取；其中控制如下过程：

5、1)转炉冶炼；采用顶吹或顶底复合吹炼；

6、2)炉外精炼；采用lf炉轻脱硫处理及钙处理；

7、3)连铸；采用动态轻压下方式；

8、4)板坯加热；连铸板坯加热至1173～1182℃；

9、5)轧制；采用两阶段控轧控冷方式；粗轧终轧温度为1040～1055℃，粗轧至少5道次，第一道次压下率为18.4％～19.7％，之后各道次的压下率逐渐递增，最后一个道次的压下率为21.3％～22.9％；轧后待温至960℃以下进入精轧，精轧终轧温度为770～781℃，精轧至少7道次，第一道次压下率为17.6％～19.1％，之后各道次的压下率逐渐递减，最后一个道次的压下率为6.1％～8.7％；

10、6)层流冷却及卷取；以26.3～29.4℃/s的速度终冷至500～520℃卷取，最后空冷到室温。

11、进一步的，热轧板卷成品的屈服强度为465～478mpa，抗拉强度为572～588mpa，断后延伸率≥36.5％；-40℃夏比冲击功akv≥308j；腐蚀速率0.0234～0.0270mm/a，腐蚀电位≥-0.452v，腐蚀电流密度≤1.06×10-5a·cm-2。

12、进一步的，所述步骤5)中，轧制中间坯的厚度与成品钢板厚度之比≤3.0。

13、进一步的，连铸板坯的厚度为172～175mm，轧制中间坯的厚度为54～56mm，成品钢板的厚度为18～20mm。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1)打破现有地面集输用钢采用高碳设计的固有思路，采用低碳、低锰、低硫磷设计，保证产品具有优异的耐蚀性和焊接性；

16、2)精确控制ti含量，使长条状的mns全部改性为近球状的ti4c2s2，提高产品韧性和耐蚀性；

17、3)不加入贵金属ni和mo，使用cu和cr复合添加保证产品的耐蚀性能和强度，使产品在经济性方面具有较大的优势；

18、4)采用两阶段控轧控冷，保证产品具有良好的强韧性匹配；

19、5)精确分配的道次压下率，结合小厚度中间坯轧制技术，打破了管线钢中间坯厚度为成品厚度3.6倍以上的限制，降低了精轧阶段的压下量，从而减小了位错密度，进一步提高了钢材的耐蚀性能。