CN111254352B

CN111254352B - X65ms抗酸管线钢

Info

Publication number: CN111254352B
Application number: CN202010096718.0A
Authority: CN
Inventors: 刘川俊; 邓深; 樊雷; 袁勤攀; 陈利; 杨跃标; 赵忠云; 吴海林; 周从锐; 潘刚; 张广川
Original assignee: Liuzhou Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Liuzhou Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-05-28
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: CN111254352A

Abstract

本发明提供了提出一种X65MS抗酸管线钢，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.03％～0.05Wt％，Si≤0.15Wt％，Mn：1.25％～1.35Wt％，P≤0.015Wt％，S≤0.0015Wt％，Alt：0.020％～0.040Wt％，Ti：0.010％～0.020Wt％，Nb：0.040％～0.050Wt％，Cr：0.20％～0.25Wt％，Ni：0.10％～0.20Wt％，O≤0.0020％Wt％，N≤0.0040Wt％，Ca/S比≥1.5；余量为Fe和不可避免的微量元素。本发明没有采用Mo、V、Cu、等贵重合金，具有较低的生产成本，采用的工艺还能避免出现带状组织和减少偏析区硬度，提高了管线钢抗H IC和SCC(应力腐蚀断裂)性能，提高了管线钢的冲击韧性，完全满足标准及用户的使用需求。

Description

X65MS抗酸管线钢

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种经济型X65MS抗酸管线钢，或者是一种X65MS抗酸管线钢。

背景技术

管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口经焊接钢管用热轧卷板或宽厚板，管线钢在使用过程中,除要求具有较高的耐压强度外,还需具有良好的强韧性、抗疲劳性能、低温韧性、焊接性能。

而抗酸管线钢主要用于酸性环境下的输油输气管线；酸性环境中的管线钢腐蚀主要有氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSC)。当管线钢在富含H2S的油气环境中处于无应力或非拉应力状态下，受腐蚀产生的氢进入钢内造成的开裂称为HIC，一般指氢致鼓泡(表面裂纹)和氢致台阶式开裂(内部裂纹)。SSC则是指H2S产生的氢原子渗透到钢的内部，并溶解于晶格中，导致钢脆性增大，在外加拉应力或残余应力作用下形成的开裂。因此在原管线钢性能要求的基础上，抗酸管线钢还要求具有较强的抗氢致裂纹和抗硫化物应力腐蚀能力。

目前国内外钢企生产X65MS抗酸管线钢的常用工艺为采用低碳、高锰、铌钒微合金化并添加较多Mo、Cu、V等贵重合金，生产成本较高。

综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的X65MS抗酸管线钢添加了较多Mo、V、Cu、等贵重合金，生产成本较高。

发明内容

本发明提供一种经济型X65MS抗酸管线钢，即一种X65MS抗酸管线钢，以解决现有的X65MS抗酸管线钢生产成本较高的问题。

为此，本发明提出一种X65MS抗酸管线钢，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.03％～0.05Wt％，Si≤0.15Wt％，Mn：1.25％～1.35Wt％，P≤0.015Wt％，S≤0.0015Wt％，Alt：0.020％～0.040Wt％，Ti：0.010％～0.020Wt％，Nb：0.040％～0.050Wt％，Cr：0.20％～0.25Wt％，Ni：0.10％～0.20Wt％，O≤0.0020％Wt％，N≤0.0040Wt％，Ca/S比≥1.5；余量为Fe和不可避免的微量元素。

进一步地，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.038％Wt％，Si：0.12Wt％，Mn：1.30Wt％，P：0.007Wt％，S:0.0009Wt％，Alt：0.025Wt％，Nb：0.049Wt％，Ti：0.013％Wt％，Cr：0.22Wt％，Ca：0.0023Wt％，N：0.0031Wt％，Ni：0.18Wt％，O：0.0019％Wt％，；余量为Fe和不可避免的微量元素。

进一步地，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.036％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.28Wt％，P：0.008Wt％，S:0.0008Wt％，Alt：0.032Wt％，Nb：0.047Wt％，Ti：0.015％Wt％，Cr：0.21Wt％，Ca：0.0019Wt％，N：0.0036Wt％，Ni：0.19Wt％，O：0.0012％Wt％，；余量为Fe和不可避免的微量元素。

进一步地，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.035％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.30Wt％，P：0.007Wt％，S:0.0010Wt％，Alt：0.027Wt％，Nb：0.046Wt％，Ti：0.013％Wt％，Cr：0.22Wt％，Ca：0.0027Wt％，N：0.0035Wt％，Ni：0.176Wt％，O：0.0011％Wt％，；余量为Fe和不可避免的微量元素。

进一步地，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.038％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.29Wt％，P：0.007Wt％，S:0.0009Wt％，Alt：0.031Wt％，Nb：0.047Wt％，Ti：0.017％Wt％，Cr：0.23Wt％，Ca：0.0033Wt％，N：0.0033Wt％，Ni：0.175Wt％，O：0.0013％Wt％，；余量为Fe和不可避免的微量元素。

进一步地，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.041％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.26Wt％，P：0.005Wt％，S:0.0010Wt％，Alt：0.029Wt％，Nb：0.045Wt％，Ti：0.017％Wt％，Cr：0.23Wt％，Ca：0.0036Wt％，N：0.0030Wt％，Ni：0.169Wt％，O：0.0011％Wt％，；余量为Fe和不可避免的微量元素。

进一步地，所述X65MS抗酸管线钢经过转炉炼钢工艺和热连轧工艺制成，所述转炉炼钢工艺中：LF钢包顶渣控制目标，CaO/Al2O3：1.4～2.5；CaO/SiO2：7～15；Al2O3≤35％；Tfe+MnO≤1.0％。

进一步地，所述的热连轧工艺中：控制铸坯加热温度为1150±20℃；加热在炉时间为150～180min；粗轧出口晶粒尺寸小于25微米。

进一步地，所述的热连轧工艺中：终轧温度控制在810±20℃；卷取温度460±20℃。

本发明没有采用Mo、V、Cu、等贵重合金，具有较低的生产成本，采用的工艺还能避免出现带状组织和减少偏析区硬度，提高了管线钢抗H IC和SCC(应力腐蚀断裂)性能，提高了管线钢的冲击韧性，完全满足标准及用户的使用需求。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对说明本发明。

本发明采用的钢种化学成分重量百分比为C：0.03％～0.05Wt％，Si≤0.15Wt％，Mn：1.25％～1.35Wt％，P≤0.015Wt％，S≤0.0015Wt％，Alt：0.020％～0.040Wt％，Ti：0.010％～0.020Wt％，Nb：0.040％～0.050Wt％，Cr：0.20％～0.25Wt％，Ni：0.10％～0.20Wt％，[O]≤0.0020％Wt％，N≤0.0040Wt％，Ca/S比≥1.5。

本发明的C：0.03％-0.05％，采用低碳含量，提高产品的韧性和延性，同时具有良好的焊接性能，提高管线钢抗HIC性能。

本发明的Mn：1.25％～1.35％，适当降低锰含量，并防止偏析，避免出现带状组织和减少偏析区硬度。提高管线钢抗HIC性能。

本发明采用纯净钢冶炼连铸工艺，降低S、P、H、O含量和进行夹杂物变性钙处理，可大幅度提高管线钢抗HIC和SCC(应力腐蚀断裂)性能，提高管线钢的冲击韧性。

本发明采用微钛处理技术，改善管线钢焊接热影响区的韧性。

本发明采用铌微合金化与热机械轧制工艺(TMCP)相结合，充分应用管线钢的细晶强化、固溶强化、析出强化和相变强化等机制，提高产品的强度和韧性。

本发明适当添加Cr、Ni元素，在提高强度、韧性的同时，可形成钝化膜，防止氢的侵入。本发明不加Cu，因为考虑Cu对延展性能有影响。

本发明的制造方法，其工艺路线为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→LF钢水精炼处理→RH钢水精炼处理→全程保护浇铸(+电搅+软压下)→送热轧生产→铸坯加热→粗轧→精轧→卷取→钢卷检验包装→送钢管厂进行焊接制管；

转炉钢水冶炼：入炉铁水控制S≤0.005Wt％；为控S含量，使用一类专用废钢；冶炼过程采用全程底吹氩气；终渣碱度R设定值：4.0～4.5；终点控制设定目标参考：C≤0.035％、[P]≤0.013％；为控C含量，合金使用金属锰(Mn≥98％)和低碳铬铁(C≤0.25％)。

LF钢水精炼处理和RH钢水精炼处理：LF钢包顶渣控制目标为CaO/Al2O3：1.4～2.5；CaO/SiO2：7～15；Al₂O₃≤35％；Tfe(全铁)+MnO≤1.0％。

精确控制化学成分，降低S、P、H、N、O含量，并进行夹杂物变性钙处理，当S＞0.0015％时，Ca/S≥1.5。精炼结束钢水镇静时间≥18分钟。

板坯连铸：要求投用钢包自动下渣检测控制；采用全程保护浇铸工艺；中间包浇注过热度按10～30℃，中包使用碱性覆盖剂，使用低碳钢保护渣，铸坯拉速为1.20～1.45m/min，采用结晶器液面波动自动控制，结晶器钢水液面波动范围控制在±3mm。

热连轧：轧制工艺采用控轧控冷工艺。为充分发挥Nb的作用，加热温度不应太高，以发挥铌抑制晶粒长大的作用，加热时间也不用太长。按1150±20℃；加热在炉时间：150～180min控制；采用两阶段控制轧制工艺，分别在奥氏体再结晶区和未再结晶区轧制。粗轧阶段在奥氏体再结晶区轧制，晶粒要压得越扁越好；粗轧出口晶粒尺寸按小于25微米目标控制。粗轧未两道道次压下率≥25％，累计压下率≥70％，经过反复的静态再结晶充分细化奥氏体晶粒，出粗轧温度按990℃控制。精轧阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度不超过950℃，累计压下率≥60％，通过未再结晶区轧制，使奥氏体晶粒被充分压扁，沿轧制方向伸长，同时由于变形使奥氏体晶粒内导入大量的变形带，两者的作用使得奥氏体向铁素体相变的形核点大幅度增加，充分细化相变后的铁素体晶粒。终轧温度控制810±20℃，按防止温度过低出现混晶，造成强度韧性下降。轧后采用层流冷却，控制在460±20℃较低的卷取温度，保证冷却速度在10～20℃/s，并尽量保证通卷的终轧温度和卷取温度均匀稳定。通过加速冷却，降低相变温度，促进铁素体晶内形核，阻止相变后铁素体晶粒长大，进一步细化铁素体晶粒。最终保证组织均匀，晶粒细小，带状组织实现0级控制。

本发明的各实例的成分，见表1

表1产品化学成分(wt％)

本发明各实例的转炉冶炼工艺参数见表2

表2各实例转炉冶炼工艺参数

本发明各实例的热连轧工艺参数见表3

表3各实例热连轧工艺参数

本发明各实例的性能参数见表4

表4各实例性能参数

本发明各实例的金相组织见表5

表5本发明各实例的金相组织，注：A——硫化物夹杂；B——氧化铝夹杂；C——硅酸盐夹杂；D——球状氧化物夹杂；DS——单颗状球类夹杂；F——铁素体；P——珠光体；B——贝氏体。

本发明各实例的HIC裂纹测量分析结果见表6

表6本发明各实例的HIC裂纹测量分析结果

本发明的铸坯质量控制较好。边角部裂纹：0；内裂纹：0；三角区裂纹：0；角部裂纹：0；中心偏析：C0.5级；中心疏松：0.5级；夹杂：0；气泡：0。从低倍样结果以及铸坯检查边角部表面质量的情况看，X65MS铸坯质量控制均正常。热轧试轧16mm、15.45mm厚钢卷。X65MS抗酸钢卷强度余量较高，屈服强度在510～540Mpa之间，抗拉强度在580～600Mpa之间。屈强比≤0.90，达到要求。冲击值较高，-20℃冲击功平均390J，-40℃冲击功平均360J。落锤性能良好，-15℃落锤平均95％以上。钢卷微观组织：组织主要为铁素体和贝氏体，晶粒总体较为均匀，铁素体晶粒度平均为12.5～13.5级，带状组织为0，整个钢质较为纯净。

经帕博检测技术服务公司进行第三方抗酸检测，委托试样HIC试验报告。按标准NACE TM0284-2011(HIC)试验，经过96h的H2S饱和溶液浸泡试验后，所有试样表面均无出现氢鼓泡；所有试样的截面在100倍的显微镜下均没有裂纹。SSC试验报告。根据ASTM G39-99(2011)标准的4点弯曲法和NACE TM0177-2005标准的硫化物应力开裂(SSC)试验，进行720h试验后，在低倍显微镜下放大10倍检查试验的受拉伸面，所有试样均无开裂或裂纹，试样合格。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.03％～0.05Wt％，Si≤0.15Wt％，Mn：1.25％～1.35Wt％，P≤0.015Wt％，S≤0.0015Wt％，Alt：0.020％～0.040Wt％，Ti：0.010％～0.020Wt％，Nb：0.040％～0.050Wt％，Cr：0.20％～0.25Wt％，Ni：0.10％～0.20Wt％，O≤0.0020％Wt％，N≤0.0040Wt％，Ca/S比≥1.5；余量为Fe和不可避免的微量元素；

所述X65MS抗酸管线钢经过转炉炼钢工艺和热连轧工艺制成，所述转炉炼钢工艺中：LF钢包顶渣控制目标，CaO/Al₂O₃：1.4～2.5；CaO/SiO₂：7～15；Al₂O₃≤35％；TFe +MnO≤1.0％；

所述X65MS抗酸管线钢，-20℃冲击功平均390J，-40℃冲击功平均360J；

铁素体晶粒度平均为12.5～13.5级；

所述的热连轧工艺中：控制铸坯加热温度为1150±20℃；加热在炉时间为150～180min；粗轧出口晶粒尺寸小于25微米。

2.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.038％Wt％，Si：0.12Wt％，Mn：1.30Wt％，P：0.007Wt％，S:0.0009Wt％，Alt：0.025Wt％，Nb：0.049Wt％，Ti：0.013％Wt％，Cr：0.22Wt％，Ca：0.0023Wt％，N：0.0031Wt％，Ni：0.18Wt％，O：0.0019％Wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。

3.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.036％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.28Wt％，P：0.008Wt％，S:0.0008Wt％，Alt：0.032Wt％，Nb：0.047Wt％，Ti：0.015％Wt％，Cr：0.21Wt％，Ca：0.0019Wt％，N：0.0036Wt％，Ni：0.19Wt％，O：0.0012％Wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。

4.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.035％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.30Wt％，P：0.007Wt％，S:0.0010Wt％，Alt：0.027Wt％，Nb：0.046Wt％，Ti：0.013％Wt％，Cr：0.22Wt％，Ca：0.0027Wt％，N：0.0035Wt％，Ni：0.176Wt％，O：0.0011％Wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。

5.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.038％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.29Wt％，P：0.007Wt％，S:0.0009Wt％，Alt：0.031Wt％，Nb：0.047Wt％，Ti：0.017％Wt％，Cr：0.23Wt％，Ca：0.0033Wt％，N：0.0033Wt％，Ni：0.175Wt％，O：0.0013％Wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。

6.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述X65MS抗酸管线钢化学成分重量百分比为C：0.041％Wt％，Si：0.13Wt％，Mn：1.26Wt％，P：0.005Wt％，S:0.0010Wt％，Alt：0.029Wt％，Nb：0.045Wt％，Ti：0.017％Wt％，Cr：0.23Wt％，Ca：0.0036Wt％，N：0.0030Wt％，Ni：0.169Wt％，O：0.0011％Wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。

7.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述的热连轧工艺中：终轧温度控制在810±20℃；卷取温度460±20℃。

8.如权利要求1所述的X65MS抗酸管线钢，其特征在于，所述的热连轧工艺中：采用铌微合金化与热机械轧制工艺相结合，进行细晶强化、固溶强化、析出强化和相变强化。