一種深海用高性能隔水管鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種管線用鋼及生產(chǎn)方法，具體地屬于一種隔水管用鋼及生產(chǎn)方法， 確切的為一種適用于海深1500米W上深海用高性能隔水管鋼及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著陸地油氣資源的逐步枯竭，新的資源開采向海洋、極地等地質(zhì)條件惡劣的地 區(qū)延伸。目前，已探明世界海洋石油資源占世界石油資源總量的34%，而海洋天然氣的年產(chǎn) 量也達(dá)到全球天然氣年總產(chǎn)量的32%，全球已有100多個(gè)國(guó)家在進(jìn)行海上石油勘探，其中 一半W上對(duì)深海、超深海海域進(jìn)行了石油勘探，因此，海洋油氣開采用鋼，尤其是深海、超深 海海域用海底管用鋼的開發(fā)和應(yīng)用的重要性日益凸顯。
[0003] 在深海、超深海海域，海洋隔水管需要承受極高的外部海水壓力和內(nèi)部輸送壓力， 同時(shí)還需要承受海底低溫洋流、滿激等給隔水管造成的頻繁沖擊，因此需要所采用的隔水 管用鋼原材料具有高的抗壓潰能力、高強(qiáng)度、優(yōu)異的低溫初性和疲勞性能。隨著鋼板厚度的 增加，保證其具有優(yōu)異的低溫?cái)嗔殉跣院土己玫慕M織性能均勻性成為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0004] 經(jīng)檢索：中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110179840. 5的文獻(xiàn)，其公開了"一種低成本高 性能海洋隔水管用熱社鋼板及其生產(chǎn)方法"，其采用低C、高M(jìn)n,少量添加佩、化、化、Ni、Mo 等合金元素的成分設(shè)計(jì)，結(jié)合TMCP工藝生產(chǎn)低成本隔水管用鋼的制造方法。該文獻(xiàn)中由于 化、化、Ni、Mo等合金含量低，且采用控社控冷工藝生產(chǎn)，使鋼板的生產(chǎn)厚度、厚度方向組織 性能的均勻性、低溫初性和疲勞性能難W保證，致無(wú)法滿足深海用厚規(guī)格隔水管用鋼的穩(wěn) 定使用要求。
[0005] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310478765. 1的文獻(xiàn)，其公開了 "一種抗疲勞性能優(yōu)良的 高強(qiáng)度隔水管主管及其制造方法"，其采用低C、高M(jìn)n,適量添加佩、V、化、Ni、化、Mo等合金 元素的成分設(shè)計(jì)，且顯微組織為針狀鐵素體+貝氏體復(fù)合組織。該文獻(xiàn)由于采用常規(guī)陸地 管線用X80管線鋼的成分設(shè)計(jì)和制造方法，其存在的不足與CN201110179840. 5文獻(xiàn)相同， 即鋼板的生產(chǎn)厚度、厚度方向的組織性能均勻性、低溫初性和疲勞性能難W保證，無(wú)法滿足 深海用厚規(guī)格隔水管用鋼的穩(wěn)定使用要求。
[0006] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410666155. 9的文獻(xiàn)，公開了 "一種高性能隔水管板材及 生產(chǎn)方法"，其采用低C、低Mn,高化、高Ni、高化，適量添加Mo、Nb等合金元素的成分設(shè)計(jì)， 結(jié)合控制社制+亞溫澤火+高溫回火的生產(chǎn)方法，該文獻(xiàn)由于為高化、高Ni、高化的成分 設(shè)計(jì)，使?jié)赏感赃^(guò)強(qiáng)，且還由于采用亞溫澤火生產(chǎn)方式，易產(chǎn)生難W消除的澤硬組織，而導(dǎo) 致強(qiáng)度過(guò)高而低溫初性不足，因此不適于深海用高強(qiáng)度高初性隔水管用鋼的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有隔水管用鋼技術(shù)存在的澤透性不足、低溫?cái)嗔?初性、組織性能均勻性難W達(dá)到要求、難W滿足深海用厚規(guī)格隔水管的使用要求等不足， 而提供一種厚度在25. 4mmW上，屈服強(qiáng)度RtD.日> 555MPa，抗拉強(qiáng)度R 625MPa、-50°c 1(￥2>20(^，-301：0￥17 54>85%的深海用高性能隔水管鋼及生產(chǎn)方法。
[0008] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 一種深海用高性能隔水管鋼，其化學(xué)成分的重量百分比為：C:0. 020~0. 045%、Si: 0. 10~0. 30%、Mn:1. 00 ~1. 80%、P:《0. 012%、S《0. 0020%、Cu:0. 95 ~1. 40%、Cr:0 ~ 0. 30%、Ni:0. 70 ~I. 50%、M〇 :0. 10~0. 30%、佩：0. 035 ~0. 060%、Ti:0.OlO~0. 025%、 Al:0.OlO~0. 050%、N0. 008%，其余為化和不可避免的雜質(zhì)；厚度在25. 4mmW上，屈 服強(qiáng)度Rt〇.5> 555MPa，抗拉強(qiáng)度Rm> 625MPa、-50°CKV2> 200J，-30°CDWTTSA>85%。
[0009] 一種深海用高性能隔水管鋼的生產(chǎn)方法，其步驟： 1) 常規(guī)冶煉并連鑄成巧后，對(duì)鑄巧加熱，加熱溫度為1150~1250°C; 2) 進(jìn)行粗社，控制粗社溫度在1050~1200°C，單道次壓下率不低于10%，累積壓下率不 低于60% ; 3) 進(jìn)行精社，控制精社溫度在780~900。精社累積壓下率不低于60% ; 4) 進(jìn)行冷卻，控制冷卻速率在10~30°C/s,終冷溫度《300°C; 5) 進(jìn)行矯直，先進(jìn)行馳豫40~60s后再矯直，矯直入口壓下量《3mm; 6) 進(jìn)行熱處理，控制澤火溫度在880-950°C;澤火保溫時(shí)間按照1. 0~1. 5倍鋼板的厚度 計(jì)，澤火保溫時(shí)間單位為min,鋼板厚度單位為mm;控制回火溫度在600~720°C，回火保溫時(shí) 間按照1. 0~2. 0倍的鋼板的厚度計(jì)，回火保溫時(shí)間單位為min,鋼板厚度單位為mm。
[0010] 本發(fā)明中各元素的作用機(jī)理如下： 碳（C)含量為0. 020~0. 045%，加入一定量的碳，可W顯著提高鋼的強(qiáng)度，但是對(duì)深 海用高性能隔水管用鋼，為保證優(yōu)異的低溫初性，防止碳的中屯、偏析，將碳含量嚴(yán)格控制在 0. 045%W下。
[0011] 娃（Si)含量為0. 10~0. 30%，娃在鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用，但對(duì)深海用厚規(guī)格 隔水管用鋼，需要采用較大線能量焊接，為保證焊接熱影響區(qū)的低溫初性，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中 的娃含量，降低鋼中娃酸鹽夾雜含量，避免M-A組元的過(guò)量形成。
[0012] 儘（Mn)含量為1. 00~1. 80%，加入較高的經(jīng)濟(jì)合金化元素儘，可W顯著提高鋼的 強(qiáng)度，此外，儘還可W在一定程度上細(xì)化晶粒，改善鋼的沖擊初性，但是對(duì)厚規(guī)格隔水管用 鋼，過(guò)量的儘易形成中屯、偏聚，導(dǎo)致鋼的成分、組織和性能不均。
[0013] 妮（Nb)含量為0. 035~0. 060%，妮可W顯著提高鋼的奧氏體再結(jié)晶溫度，擴(kuò)大未 再結(jié)晶區(qū)范圍，便于實(shí)現(xiàn)高溫控社，降低社機(jī)負(fù)荷，同時(shí)妮還可W抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，具 有顯著的細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化作用。但是在高強(qiáng)度貝氏體鋼中，添加過(guò)量的妮會(huì)促進(jìn)M-A 島的生成，降低焊接熱影響區(qū)的初性，因此，將妮的含量限定為0. 030~0. 065%。
[0014] 鐵（Ti)含量為0.OlO~0. 025%，鐵與妮在鋼中的作用類似，有較強(qiáng)的細(xì)晶強(qiáng)化和 析出強(qiáng)化作用，微量的鐵還可W在高溫下與碳、氧結(jié)合，形成高溫難烙的析出物，有利于抑 制焊接熱影響區(qū)的奧氏體晶粒長(zhǎng)大，顯著改善焊接熱影響區(qū)的初性。
[0015] 鋼（Mo)含量為0. 10~0. 30%，鋼顯著推遲丫一a轉(zhuǎn)變，抑制鐵素體和珠光體形 核，促進(jìn)具有高密度位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的貝氏體/針狀鐵素體的形成，使得鋼在社后一個(gè)較寬的 冷速范圍內(nèi)得到貝氏體/針狀鐵素體組織，此外，鋼還有利于提高鋼的高溫性能穩(wěn)定性，但 鋼屬于貴重金屬，加入量增加會(huì)顯著提高鋼的制造成本，同時(shí)過(guò)高的鋼還會(huì)導(dǎo)致鋼的低溫 初性惡化。
[0016] 儀（Ni)含量為0. 70~I. 50%，儀能夠有效提高鋼的澤透性，具有一定的固溶強(qiáng) 化作用，還能顯著改善鋼的低溫初性。此外，儀還能有效阻止化的熱脆性引起的網(wǎng)裂，并顯 著提高鋼的耐腐蝕性能，因此對(duì)深海用厚規(guī)格隔水管鋼，將儀控制在較高水平。但儀與鋼類 似，屬于貴重金屬，易導(dǎo)致鋼的制造成本大幅提高，此外，過(guò)高的儀含量易造成鋼板氧化鐵 皮難W去除，導(dǎo)致鋼板表面質(zhì)量問(wèn)題。
[0017] 銅（化）的含量為0.95~1.40%，添加較高含量的銅元素，提高鋼的強(qiáng)度、澤透性 和高溫穩(wěn)定性，并能改善鋼的耐候、耐腐蝕性能。但銅為低烙點(diǎn)金屬，易引起熱脆，添加過(guò)量 對(duì)鋼的低溫初性不利。
[0018] 銘（化）的含量為0~0. 30%