專利名稱：抗氫致裂紋bns鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低碳結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種抗氫致裂紋BNS(BNS是API 5L標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牌號(hào)的定義，B代表B級(jí)管線，N代表正火態(tài)，S表示酸性服役)正火鋼板及其生產(chǎn)方法，適用于輸送石油、天然氣的直縫埋弧焊管的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)50年代以來(lái)，由于H2S管道腐蝕發(fā)生的管道破壞事故屢見不鮮，引起了人們充分注意，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)紛紛開展抗H2S管道腐蝕的研究。用于運(yùn)輸含H2S腐蝕介質(zhì)的鋼管需要具有良好的抗氫致開裂的能力，即抗HIC性能。因而要鋼板具有極高的鋼水純凈度，非常均勻的組織與應(yīng)力分布。而正火態(tài)鋼板由于組織與應(yīng)力的均勻性使得在抗氫致開裂的開發(fā)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，難點(diǎn)在于在滿足抗氫致裂紋性能的同時(shí)還要滿 足一定的強(qiáng)度要求?？沽蚧瘹涔芫€鋼的生產(chǎn)一直是冶金、材料專家研究的熱點(diǎn)，鋼板抗氫致開裂性能控制的關(guān)鍵點(diǎn)一直是困擾各大鋼廠的難題，氫致裂紋率合格率偏低，給生產(chǎn)廠和最終使用用戶都帶來(lái)了巨大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的目的在于提供一種抗氫致裂紋BNS正火鋼板及其生產(chǎn)方法，有效地解決了管線鋼原油輸送管氫致開裂的問(wèn)題，提高了石油管道的使用安全性，對(duì)我國(guó)的管道事業(yè)發(fā)展具有重大意義。本發(fā)明的板坯成分為C 0. 03 O. 07%, Si 0. 01 O. 40%, Mn 1. 00 I. 50%,P :彡 O. 015 %，S :彡 O. 003 %，Alt :0. 01 O. 06 %，N :彡 O. 006 %，H :彡 O. 0002 %，添加V、Ti 微合金強(qiáng)化元素，V+Ti ( O. 10%，還含有 Cu :0. 00 O. 30 %、Ni :0. 00 O. 20 %、Cr :
O.00 O. 30%中選擇的I 3種。其余為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，均為重量百分?jǐn)?shù)；金相組織為細(xì)晶鐵素體，晶粒度為10級(jí)；本發(fā)明生產(chǎn)中在軋制和正火工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為(I)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成250 350mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1140 1230°C，加熱時(shí)間3 6h ;然后出爐進(jìn)行軋制；(2)粗軋開軋溫度控制在1060 1160°C，單道次壓下率在15 30% ;中間坯待溫厚度55 85mm ;精軋開軋溫度控制在850 950°C ;終軋溫度控制在780 860°C ；(3)入水溫度控制在740 820°C，冷速10 15°C /s,終冷溫度550 650°C ；(4)正火溫度900°C 950°C，保溫時(shí)間控制在10±5min。本發(fā)明內(nèi)容的構(gòu)成要點(diǎn)立足于以下認(rèn)識(shí)C的降低對(duì)抗氫致開裂性能是有利的，但同時(shí)降低了強(qiáng)度性能，但是為了優(yōu)先保證抗氫致開裂性能，碳的含量控制在較低范圍內(nèi)。Mn能夠通過(guò)固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化來(lái)有效的提高鋼材的強(qiáng)韌性，但是Mn的提高對(duì)抗氫致開裂性能是有不利的，所以錳的含量控制在較低的范圍內(nèi)。為了保證鋼板的強(qiáng)度性能，添加V, Cr等強(qiáng)化元素來(lái)保證強(qiáng)度性能。
采用該控軋控冷工藝的依據(jù)是通過(guò)第一階段的奧氏體再結(jié)晶控制軋制細(xì)化奧氏體晶粒，通過(guò)在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的累積形變，增加了相變的形核點(diǎn)，為了細(xì)化相變組織，有效降低鋼板帶狀組織級(jí)別，冷速控制在10 15°c /S，終冷溫度550 650 °C。通過(guò)軋后快速冷卻得到細(xì)化的鐵素體和珠光體組織。采用正火工藝的依據(jù)是正火可以降低鋼板的組織應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力，使鋼板的組織更均勻化，更有效消除鋼板帶狀組織，提高抗氫致開裂性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所述的BNS正火鋼板，其抗拉強(qiáng)度在415MPa以上，_20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評(píng)級(jí)< 2級(jí)，氫致裂紋率裂紋長(zhǎng)度率CLR ( 15%，裂紋寬度率CTR ( 5%，裂紋面積率CSR ( 2%。具有非常優(yōu)良的強(qiáng)韌性性能以及抗氫致開裂性能，使得原油輸送管的使用安全性得到提高。



圖I為本發(fā)明的金相組織。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I抗氫致裂紋BNS鋼板按重量百分比計(jì)的設(shè)計(jì)成分為C 0.07%，Mn I. 50%, SiO. 25%, Cr O. 20%, V0. 04%, S O. 002%, Alt O. 035%, P O. 008%,其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。鋼板規(guī)格為20. 6X2040X12000 mm (厚度X寬度X長(zhǎng)度)。TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、水冷以及正火，具體為(I)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成300mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1200°C，加熱時(shí)間280min ;然后出爐進(jìn)行軋制；(2)粗軋開軋溫度控制在1070°C，單道次壓下率在15%以上；中間坯待溫厚度60mm ;精軋開軋溫度控制在900°C ;終軋溫度控制在820°C ；(3)入水溫度控制在780°C，冷速13°C /S，終冷溫度620°C ；(4)正火溫度920°C，保溫時(shí)間控制在10±5min。生產(chǎn)的產(chǎn)品其抗拉強(qiáng)度為467MPa，-20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評(píng)級(jí)2級(jí)，氫致裂紋率裂紋長(zhǎng)度率CLR 8. 2%，裂紋寬度率CTR1. 3%，裂紋面積率CSR O. 7%。實(shí)施例2抗氫致裂紋BNS鋼板按重量百分比計(jì)的設(shè)計(jì)成分為C 0.04%，Mn I. 00%, SiO. 25%, Cr O. 20%, V0. 06%, S O. 002%, Alt O. 035%, P O. 008%,其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。鋼板規(guī)格為20. 6X2040X12000 mm (厚度X寬度X長(zhǎng)度)。TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、水冷以及正火，具體為(2)粗軋開軋溫度控制在1070°C，單道次壓下率在15%以上；中間坯待溫厚度60mm ;精軋開軋溫度控制在900°C ;終軋溫度控制在820°C ；(3)入水溫度控制在780°C，冷速13°C /s,終冷溫度620°C ；(4)正火溫度900°C，保溫時(shí)間控制在10±5min。生產(chǎn)的產(chǎn)品其抗拉強(qiáng)度為415MPa，_20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評(píng)級(jí)O級(jí)，氫致裂紋率裂紋長(zhǎng)度率CLR 0%，裂紋寬度率CTR 0%，裂紋面積率CSR 0%。
實(shí)施例3抗氫致裂紋BNS鋼板按重量百分比計(jì)的設(shè)計(jì)成分為C O. 055%, Mn I. 20%, SiO. 25%, Cr O. 25%, V0. 06%, S O. 002%, Alt O. 035%, P O. 008%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。鋼板規(guī)格為20. 6X2040X12000 mm (厚度X寬度X長(zhǎng)度)。TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、水冷以及正火，具體為
(2)粗軋開軋溫度控制在1070°C，單道次壓下率在15%以上；中間坯待溫厚度60mm ;精軋開軋溫度控制在900°C ;終軋溫度控制在820°C ；(3)入水溫度控制在780°C，冷速13°C /S，終冷溫度620°C ；(4)正火溫度900°C，保溫時(shí)間控制在10±5min。生產(chǎn)的產(chǎn)品其抗拉強(qiáng)度為437MPa，_20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評(píng)級(jí)I級(jí)，氫致裂紋率裂紋長(zhǎng)度率CLR 0%，裂紋寬度率CTR 0%，裂紋面積率CSR 0%。
權(quán)利要求
1.一種抗氫致裂紋BNS鋼板，其特征在于，鋼板成分為:C:0. 03 O. 07%，Si :0. 01 O. 40 %，Mn :1. 00 I. 50 %，P :彡 O. 015 %，S :彡 O. 003 %, Alt 0. 01 O. 06 %，N :^ O. 006%, H O. 0002%，添加V、Ti微合金強(qiáng)化元素，V+Ti ( O. 10%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，均為重量百分?jǐn)?shù)；金相組織為細(xì)晶鐵素體，晶粒度為10級(jí)。
2.權(quán)利要求I所述的抗氫致裂紋BNS鋼板，其特征在于，在上述的鋼成分中還含有CuO.00 O. 30%, Ni 0. 00 O. 20%, Cr 0. 00 O. 30%中的 I 3 種。
3.—種生產(chǎn)權(quán)利要求I所述抗氫致裂紋BNS鋼板的方法，其特征在于，在軋制和正火工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為 (1)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼水澆鑄成250 350mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1140 1230°C，加熱時(shí)間3 6h ;然后出爐進(jìn)行軋制； (2)粗軋開軋溫度控制在1060 1160°C，單道次壓下率在15 30%;中間坯待溫厚度55 85mm ;精軋開軋溫度控制在850 950°C ;終軋溫度控制在780 860°C ； (3)入水溫度控制在740 820°C，冷速10 15°C/s,終冷溫度550 650°C ； (4)正火溫度900°C 950°C，保溫時(shí)間控制在5 15min。
全文摘要
一種抗氫致裂紋BNS鋼板及其生產(chǎn)方法，屬于低碳結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)領(lǐng)域。鋼板成分為C0.03～0.07％，Si0.01～0.40％，Mn1.00～1.50％，P≤0.015％，S≤0.003％，Alt0.01～0.06％，N≤0.006％，H≤0.0002％，添加V、Ti微合金強(qiáng)化元素，V+Ti≤0.10%，還含有Cu0.00～0.30％、Ni0.00～0.20％、Cr0.00～0.30％中的1～3種。其余為Fe和不可避免雜質(zhì)元素。金相組織由細(xì)晶鐵素體組織組成。生產(chǎn)工藝為將澆鑄成250～350mm厚板坯裝入加熱爐加熱出爐進(jìn)行軋制；粗軋開軋溫度1060～1160℃，單道次壓下率15~30%；精軋開軋溫度850～950℃；終軋溫度780～860℃；入水溫度740～820℃；正火溫度900℃～950℃。該鋼板在滿足力學(xué)性能的基礎(chǔ)上擁有優(yōu)良的抗氫致裂紋性能。
文檔編號(hào)C22C38/50GK102839326SQ20121033166
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者李家鼎, 李少坡, 查春和, 丁文華, 李戰(zhàn)軍, 郝寧, 姜中行, 王文軍, 麻慶申 申請(qǐng)人:首鋼總公司