一種調質態抗hic、ssc寬厚板及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于低碳微合金鋼生產技術領域，特別涉及一種調質態抗HIC、SSC寬厚板 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，管道輸送是石油、天然氣最經濟、合理的運輸方式。近年來，隨著國內外 一些嚴酷腐蝕環境油氣田相繼開發，對油氣管線的使用條件要求更加苛刻。腐蝕是長期困 擾油氣生產的一個主要問題，而硫化物腐蝕是管線中最為嚴重的腐蝕問題。由于石油和天 然氣中含有的硫化物對管道造成腐蝕甚至更嚴重危害的事例頻繁發生，硫化物腐蝕越來越 成為國內外原油生產的主要障礙，不僅給油氣田開發帶來了重大的經濟損失，同時也造成 一定的環境污染。
[0003] 管線鋼鋼板焊后的抗HIC(Hydrogen Induce Crack，即硫化物氫致開裂）、 SSC(Sulfide Stress Cracking，即硫化物應力開裂）性能不僅取決于焊接工藝參數和方 式，而且還取決于基體材料特性，此外，鋼廠還需考慮鋼板制管后的抗HIC、SSC性能不會惡 化。調質處理（淬火+回火）可以改善材料的加工性能，消除材料的內應力和組織缺陷，大 大提高材料的力學性能，延長材料的使用壽命，增加材料表面的抗磨損能力、抗腐蝕能力。
[0004] 大量現有的專利文獻鋼板交貨狀態以TMCP或正火為主，而調質態抗HIC、SSC寬厚 板基本無相關專利。如公開號為CN 102747292A的中國專利"正火態抗酸管線用鋼X52NS 熱軋板卷及其制造方法"，其鋼板為卷板，且鋼級較低；又如公開號為CN 102719745A的中 國專利"優良抗HIC、SSC的高強低溫用鋼及其制造方法"，鋼板交貨狀態為TMCP ;又如公開 號為CN 101497971A的中國專利"一種高強度調質鋼及其生產方法"，鋼板雖為調質態，但 無法滿足抗HIC、SSC要求。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種調質態抗HIC、SSC寬厚板及其制備方法，解決了調質 處理管線鋼組織改變惡化HIC、SSC以及低溫韌性的問題，特別適用于用作輸送高腐蝕油氣 的管道、管件等。
[0006] 一種調質態抗HIC、SSC寬厚板，其化學成分為（重量百分比），C :0.02%~0.05%; Si :0· 10% ~0· 40% ;Mn :L 00% ~L 40% ;P :彡 0· 015% ;S :彡 0· 0015% ;Nb :0· 03%~ 0· 07% ;V :0· 02%~0· 06% Ji :0· 010%~0· 030% ;Ni :0· 10%~0· 30% ;Cr :0· 10%~ 0· 30% ;Cu :0· 15%~0· 30% ;Alt :0· 010%~0· 050% ;N :彡 0· 006% ;H :彡 0· 00015% ;Ca : 彡0.004% ;Ca/s :彡2.0 ;余量為Fe及不可避免的雜質。
[0007] 在本發明的成分設計中：
[0008] C對鋼板強度、韌性及焊接性影響很大，隨C含量增高，鋼的強度增加，易出現碳化 物偏析，偏析容易使鋼板心部形成富碳組織，富碳組織通常為貝氏體/粗大MA島組織，鐵素 體與富碳相邊界形成組織應力，應力集中往往成為主要的氫致裂紋源。在含H 2S的環境中， C含量應控制在0. 02 %~0. 05 %之間。
[0009] Mn是鋼中重要的固溶強化元素，可降低相變溫度，細化組織亞結構。適當加入錳， 可以提高淬透性，起到固溶強化的作用，彌補低碳或超低碳帶來的強度下降。Mn在鋼水凝固 過程中容易與C、P、S、Mo、Cr等元素發生偏析，本發明Mn含量控制在1. 0%~1. 4%之間。 [0010] P為易偏析元素，在凝固過程中，枝晶間隙富磷，易生成珠光體帶，使鋼的抗HIC、 SSC敏感性增強。
[0011] S為有害雜質元素，是鋼中影響抗HIC、SSC能力的主要元素，S易與Mn結合生成 MnS夾雜物，成為裂紋萌生源。一般采用鈣處理和純凈鋼生產技術，嚴格控制鋼中磷、硫等夾 雜物。
[0012] Nb、Ti即是固溶強化元素，又是碳氮化物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘 扎奧氏體晶界并阻止奧氏體晶粒過度長大，但其含量過高會影響韌性和焊接性，同時，碳氮 化物析出增多對抗HIC性能也有害。
[0013] Cr可以有效增加鋼的淬透性，改善力學性能，但含量過高對材料焊接性有不利影 響。
[0014] Ni、Cu起固溶強化作用，Cu能改善鋼的耐蝕性，促進鈍化膜的形成，Ni能改善Cu 在鋼中引起的熱脆性，同時還能改善鋼的低溫韌性。
[0015] N的存在會惡化母材和焊接熱影響區的韌性，其含量不超過0. 006 %為宜。
[0016] -種調質態抗HIC、SSC寬厚板的制備方法，具體步驟及參數如下：
[0017] 1、板坯冶煉及鑄造：板坯冶煉采用高潔凈鋼冶煉技術和LF爐精煉+RH真空處理的 工藝路線；板坯鑄造采用板坯連鑄自動化澆鋼，設置連鑄輕壓下率為2 %~5 %，中間包澆 注溫度為1530°C~1560°C，鑄坯拉速為0. 7m/min~0. 85m/min，減輕連鑄板坯中心偏析和 中心疏松，鑄坯中心偏析低倍評級達到C類0. 5。
[0018] 2、板坯加熱：采用步進梁式加熱爐，板坯加熱溫度為1160~1200°C，保證鋼坯充 分奧氏體化；板還出爐后高壓水除鱗。
[0019] 3、鋼板軋制：采用兩階段控制軋制，普通軋制開軋溫度為1100°C~1150°C，單道 次壓下率為10%~30% ;未再結晶區軋制控溫厚度為50mm~80mm，控軋后開軋溫度為 850°C ~950°C，終軋溫度為 780°C ~860°C。
[0020] 4、冷卻：未再結晶區控軋結束后鋼板快速入水加速冷卻，終冷溫度為550°C~ 650°C，冷速為 10°C /s ~15°C /s。
[0021] 5、熱處理：淬火溫度為900°C~950°C，保溫時間為I. 5~2. Omin/mmX板厚mm，水 冷速度為30°C /s~40°C /s ;回火溫度為450°C~550°C，保溫時間為2. O~3. Omin/mmX 板厚mm，空冷至室溫。
[0022] 本發明中的調質態抗HIC、SSC寬厚板需按以下要求進行抗酸檢驗：
[0023] 抗 HIC 性能：
[0024] 在鋼板寬度1/4、1/2、板邊各取縱向試樣一個，試樣尺寸：T(厚度）X20(寬 度）X IOOmm(軋向），試驗按照NACE TM0284的A試驗溶液標準進行試驗，試驗時間96小 時。驗收標準：三個截面的平均值：裂紋敏感率（CSR) < 2%，裂紋長度率（CLR) < 15%，裂 紋厚度率（CTR)彡5%。
[0025] 抗 SSC 性能：
[0026] 在鋼板寬度1/2、板邊各取縱向試樣一個，試樣尺寸： 彡115(長）X15(寬）X5(厚）mm，按ASTM G39標準采用4點彎曲試樣，在NACE TM0177的 A溶液中進行4點彎曲試驗，試驗時間720小時，試樣加載應力為實際屈服強度的90%。驗 收標準：將試樣在放大10倍顯微鏡下觀察，試樣表面無任何裂紋。
[0027] 本發明的調質態抗HIC、SSC寬厚板不僅鋼板材料抗酸檢驗合格，而且經冷加工制 管后，焊縫周圍母材及管體抗HIC、SSC并未惡化，仍保持良好的耐腐蝕性能，說明調質處理 后的鋼板內應力小、組織均勾，有利于抗腐蝕性能的提尚。
[0028] 本發明的優點在于：