一種低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低碳微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低屈強(qiáng)比抗酸性海底管 線鋼的生產(chǎn)方法，適用于要求材料橫縱向低屈強(qiáng)比且具有抗酸性的海底管線用熱乳中厚板 的生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，中東地區(qū)油氣資源開采與輸送需要大量具有抗硫化氫應(yīng)力腐蝕（HIC)的 系列海底管線鋼，由于硫化氫（H2S)是油氣資源中最具腐蝕性的有害介質(zhì)之一，極易引起海 底管道發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開裂問題，導(dǎo)致油氣泄露重大事故的發(fā)生，造成極大的經(jīng)濟(jì)損 失，尤其會嚴(yán)重污染海洋生態(tài)環(huán)境；因此，要求管道使用的熱乳鋼板具有優(yōu)良的抗酸性能。 同時，由于管道長期所服役海底地勢的復(fù)雜性和海底海流的多變性等惡劣環(huán)境，且管道在 鋪設(shè)過程中須發(fā)生各種不同角度的彎曲變形，故要求管道使用的熱乳中厚板具有較低的橫 縱向屈強(qiáng)比，以確保管道鋪設(shè)運(yùn)行的安全性。
[0003] 目前，抗酸性海底管線鋼已成為冶金和材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，從所申請公開的專 利技術(shù)來看，在生產(chǎn)工藝方案與本發(fā)明均有著本質(zhì)的區(qū)別。專利201310654931. 9公開了 "一種低屈強(qiáng)比管線鋼的乳后控冷工藝及制備方法"，主要提出了熱乳板卷管線鋼獲得低屈 強(qiáng)比的控冷工藝方法，與本發(fā)明提出的低屈強(qiáng)比中厚板海底管線鋼的生產(chǎn)方法有著本質(zhì)的 區(qū)別；專利200910187515. 6公開了"一種低成本抗酸性管線鋼熱乳卷板及其制造方法"，主 要提出了抗酸性熱乳板卷管線鋼的生產(chǎn)方法，與本發(fā)明提出的抗酸性中厚板海底管線鋼的 生產(chǎn)方法存在本質(zhì)的區(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼及其生產(chǎn)方法，采用先進(jìn) 的冶煉連鑄工藝技術(shù)來控制碳當(dāng)量窄波動范圍與夾雜物的數(shù)量、尺寸及形態(tài)，并采用弛豫 相變工藝控制鋼板的組織形態(tài)與采用新的水冷控制模式提高鋼板的水冷均勻性，有效確保 了鋼板具有低的屈強(qiáng)比和優(yōu)良的抗酸性能，拓寬了海底管線鋼的服役領(lǐng)域和提高了海底管 線鋪設(shè)運(yùn)行的安全性。
[0005] 本發(fā)明提供的低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的化學(xué)成分（重量％ )為：C:0? 03~ 0? 05%，Si:0? 10 ~0? 30%，Mn:1. 15 ~I. 35%，P:彡 0? 010%，S:彡 0? 0010%，Alt:0? 01 ~ 0? 06%，Nb:0? 04 ~0? 07%，Ti:0? 008 ~0? 020%，Ni:0? 10 ~0? 25%，Cr: 0? 10 ~0? 30%， 余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素；其生產(chǎn)工藝中控制的技術(shù)參數(shù)如下：
[0006] (1)嚴(yán)格控制鋼中成品的C與所添加合金Mn、Cr和Ni等元素的窄成分范圍，要求 C、Mn、Cr、Ni含量波動范圍分別為彡0? 018%、彡0? 10%、彡0? 06%、彡0? 06%，從而有效確 保碳當(dāng)量CEQ波動范圍< 0. 02% ;
[0007] (2)冊真空處理時間彡121^11，軟吹時間控制在10~15111111;且真空后采用0 &處理 工藝對夾雜物變性處理，控制B類非金屬夾雜物粗系和細(xì)系均<I. 0級，且控制鋼中Ca含 量為 0? 0020 ~0? 0035% ;
[0008] (3)優(yōu)化連鑄動態(tài)輕壓下工藝，控制液固兩相區(qū)壓下量為5. 1~6. 2mm，固相區(qū)壓 下量為〇? 3~0? 7mm，確保C類中心偏析彡I. 0級；
[0009] (4)鋼板終乳后采用弛豫相變工藝，即空冷等待至一定溫度時放鋼快速入水冷卻， 控制終乳溫度和放鋼溫度分別為840~870°C、810~830°C;
[0010](5)采用超快冷UFC模型控制層流冷卻ACC的工藝模式，終冷溫度為470~530°C， 冷速為21~27°C/s。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在不改變現(xiàn)有的低C、低Mn及適量的Nb、Ni、Cr復(fù)合添加成 分體系的前提下，通過采用先進(jìn)的冶煉連鑄工藝技術(shù)來控制碳當(dāng)量窄波動范圍與夾雜物的 數(shù)量、尺寸及形態(tài)，并采用弛豫相變工藝控制鋼板的組織形態(tài)與采用新的水冷控制模式提 高鋼板的水冷均勻性，從而有效控制了鋼板橫縱向低屈強(qiáng)比和提高了抗硫化氫應(yīng)力腐蝕 (HIC)的性能。按照本發(fā)明所述的技術(shù)方案生產(chǎn)的低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼性能達(dá)到以 下水平：
[0012] (1)屈強(qiáng)比：橫向彡0? 86,縱向彡0? 83 ;
[0013](2)抗HIC性能：滿足NACETM0284-96標(biāo)準(zhǔn)A溶液條件下裂紋長度率CLR彡15 %、 裂紋厚度率CTR< 5 %、裂紋敏感率CSR< 2 %。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1
[0015] 根據(jù)本發(fā)明低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的生產(chǎn)方法，利用300mm厚鋼坯在4300mm 雙機(jī)架寬厚板生產(chǎn)線上生產(chǎn)出了厚度規(guī)格為12. 5mmX65抗酸海底管線鋼板，其鋼坯化學(xué)成 分如表1所示；冶煉工序中碳當(dāng)量CEQ波動范圍為0.017 %，RH真空處理時間為14min，軟 吹時間控制在12min，B類夾雜物粗系和細(xì)系均為I. 0級，Ca含量為0. 0024% ;連鑄工序中 兩相區(qū)壓下量為5. 6mm，固相區(qū)壓下量為0. 47mm，C類中心偏析為I. 0級；熱乳工序中終乳 溫度和放鋼溫度分別為868°C、827°C;水冷工序中終冷溫度為526°C，冷速為23. 7°C/s;所 生產(chǎn)鋼板的橫縱向屈強(qiáng)比和抗氫致裂紋（HIC)性能如表2所示。
[0016]表1實(shí)施例1鋼還的化學(xué)成分（重量，％ )余量為Fe
[0020] 實(shí)施例2
[0021] 根據(jù)本發(fā)明低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的生產(chǎn)方法，利用300_厚鋼坯在4300_ 雙機(jī)架寬厚板生產(chǎn)線上生產(chǎn)出了厚度規(guī)格為25. 4mmX65抗酸海底管線鋼板，其鋼坯化學(xué)成 分如表3所示；冶煉工序中碳當(dāng)量CEQ波動范圍為0.015 %，RH真空處理時間為15min，軟 吹時間控制在14min，B類夾雜物粗系和細(xì)系均為0. 5級，Ca含量為0. 0028% ;連鑄工序中 兩相區(qū)壓下量為5. 8mm，固相區(qū)壓下量為0. 61mm，C類中心偏析為0. 5級；熱乳工序中終乳 溫度和放鋼溫度分別為853°C、821°C;水冷工序中終冷溫度為504°C，冷速為25. 3°C/s;所 生產(chǎn)鋼板的橫縱向屈強(qiáng)比和抗氫致裂紋（HIC)性能如表4所示。
[0022] 表3實(shí)施例2鋼坯的化學(xué)成分（重量，％ )余量為Fe
[0026] 實(shí)施例3
[0027] 根據(jù)本發(fā)明低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的生產(chǎn)方法，利用300mm厚鋼坯在4300mm 雙機(jī)架寬厚板生產(chǎn)線上生產(chǎn)出了厚度規(guī)格為30. 2mmX60抗酸海底管線鋼板，其鋼坯化學(xué)成 分如表5所示；冶煉工序中碳當(dāng)量CEQ波動范圍為0. 016%，RH真空處理時間為16min，軟吹 時間控制在12min，B類夾雜物粗系和細(xì)系分別為0. 5級、I. 0級，Ca含量為0. 0032% ;連鑄 工序中兩相區(qū)壓下量為6mm，固相區(qū)壓下量為0. 55mm，C類中心偏析為0. 5級；熱乳工序中 終乳溫度和放鋼溫度分別為851°C、824°C;水冷工序中終冷溫度為498 °C，冷速為26. 2°C/ s;所生產(chǎn)鋼板的橫縱向屈強(qiáng)比和抗氫致裂紋（HIC)性能如表6所示。
[0028] 表5實(shí)施例3鋼還的化學(xué)成分（重量，％ )余量為Fe
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，生產(chǎn)工藝中控制的技術(shù) 參數(shù)如下： (1) 嚴(yán)格控制鋼中成品的C與所添加合金Mn、Cr和Ni等元素的窄成分范圍，要求C、 Mn、Cr、Ni含量波動范圍分別為彡0. 018%、彡0. 10%、彡0. 06%、彡0. 06%，從而有效確保碳當(dāng) 量CEQ波動范圍<0.02%; (2) RH真空處理時間彡12min，軟吹時間控制在10~15min ;且真空后采用Ca處理工 藝對夾雜物變性處理，控制B類非金屬夾雜物粗系和細(xì)系均< I. 0級，且控制鋼中Ca含量 為 0?0020 ~0? 0035% ; (3) 連鑄動態(tài)輕壓下工藝，控制液固兩相區(qū)壓下量為5. 1~6. 2mm，固相區(qū)壓下量為 0. 3~0. 7mm，確保C類中心偏析彡I. 0級； (4) 鋼板終乳后采用弛豫相變工藝，即空冷等待至一定溫度時放鋼快速入水冷卻，控制 終乳溫度和放鋼溫度分別為840~870°C、810~830°C ; (5) 采用超快冷UFC模型控制層流冷卻ACC的工藝模式，終冷溫度為470~530°C，冷 速為23~27°C /s。2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該管線鋼的鋼板橫向屈強(qiáng)比和縱向屈強(qiáng) 比分別< 0. 86、< 0. 83,且抗HIC性能滿足NACE TM0284-96標(biāo)準(zhǔn)A溶液條件下裂紋長度率 CLR < 15%、裂紋厚度率CTR < 5%、裂紋敏感率CSR < 2%。3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在 于，所述的低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的化學(xué)成分為：C :0. 03~0. 05%，Si :0. 10~0. 30%， Mn :1. 15 ~I. 35%，P :彡 0? 010%，S :彡 0? 0010%，Alt :0? 01 ~0? 06%，Nb :0? 04 ~0? 07%，Ti : 0. 008~0. 020%，Ni :0. 10~0. 25%，Cr :0. 10~0. 30%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素。
【專利摘要】一種低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼的生產(chǎn)方法，屬于低碳微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。在不改變現(xiàn)有的低C、低Mn及適量的Nb、Ni、Cr、Cu復(fù)合添加成分體系的前提下，通過采用先進(jìn)的冶煉連鑄工藝技術(shù)來控制碳當(dāng)量窄波動范圍與夾雜物的數(shù)量、尺寸及形態(tài)，并采用弛豫相變工藝控制鋼板的組織形態(tài)與采用新的水冷控制模式提高鋼板的水冷均勻性，從而有效控制了鋼板橫縱向低屈強(qiáng)比和提高了抗硫化氫應(yīng)力腐蝕(HIC)的性能。按照本發(fā)明所述的技術(shù)方案生產(chǎn)的低屈強(qiáng)比抗酸性海底管線鋼性能達(dá)到以下水平：屈強(qiáng)比：橫向≤0.86，縱向≤0.83；抗HIC性能：滿足NACE？TM0284-96標(biāo)準(zhǔn)A溶液條件下裂紋長度率CLR≤15％、裂紋厚度率CTR≤5％、裂紋敏感率CSR≤2％。
【IPC分類】C22C38/50, C21D8/10
【公開號】CN105002437
【申請?zhí)枴緾N201510383013
【發(fā)明人】丁文華, 李少坡, 李家鼎, 張海, 馬長文, 李戰(zhàn)軍, 諶鐵強(qiáng), 李群, 隋鶴龍
【申請人】首鋼總公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月2日