一種深海用高性能隔水管鋼及生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種管線用鋼及生產方法，具體地屬于一種隔水管用鋼及生產方法， 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方法。
【背景技術】
[0002] 隨著陸地油氣資源的逐步枯竭，新的資源開采向海洋、極地等地質條件惡劣的地 區延伸。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 量也達到全球天然氣年總產量的32%，全球已有100多個國家在進行海上石油勘探，其中 一半W上對深海、超深海海域進行了石油勘探，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和應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部輸送壓力， 同時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、高強度、優異的低溫初性和疲勞性能。隨著鋼板厚度的 增加，保證其具有優異的低溫斷裂初性和良好的組織性能均勻性成為嚴峻的挑戰。
[0004] 經檢索：中國專利申請號為CN201110179840. 5的文獻，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方法"，其采用低C、高Mn,少量添加佩、化、化、Ni、Mo 等合金元素的成分設計，結合TMCP工藝生產低成本隔水管用鋼的制造方法。該文獻中由于 化、化、Ni、Mo等合金含量低，且采用控社控冷工藝生產，使鋼板的生產厚度、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，致無法滿足深海用厚規格隔水管用鋼的穩 定使用要求。
[0005] 中國專利申請號為CN201310478765. 1的文獻，其公開了 "一種抗疲勞性能優良的 高強度隔水管主管及其制造方法"，其采用低C、高Mn,適量添加佩、V、化、Ni、化、Mo等合金 元素的成分設計，且顯微組織為針狀鐵素體+貝氏體復合組織。該文獻由于采用常規陸地 管線用X80管線鋼的成分設計和制造方法，其存在的不足與CN201110179840. 5文獻相同， 即鋼板的生產厚度、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，無法滿足 深海用厚規格隔水管用鋼的穩定使用要求。
[0006] 中國專利申請號為CN201410666155. 9的文獻，公開了 "一種高性能隔水管板材及 生產方法"，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計， 結合控制社制+亞溫澤火+高溫回火的生產方法，該文獻由于為高化、高Ni、高化的成分 設計，使澤透性過強，且還由于采用亞溫澤火生產方式，易產生難W消除的澤硬組織，而導 致強度過高而低溫初性不足，因此不適于深海用高強度高初性隔水管用鋼的生產。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為了克服上述現有隔水管用鋼技術存在的澤透性不足、低溫斷裂 初性、組織性能均勻性難W達到要求、難W滿足深海用厚規格隔水管的使用要求等不足， 而提供一種厚度在25. 4mmW上，屈服強度RtD.日> 555MPa，抗拉強度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方法。
[0008] 實現上述目的的措施： 一種深海用高性能隔水管鋼，其化學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；厚度在25. 4mmW上，屈 服強度Rt〇.5> 555MPa，抗拉強度Rm> 625MPa、-50°CKV2> 200J，-30°CDWTTSA>85%。
[0009] 一種深海用高性能隔水管鋼的生產方法，其步驟： 1) 常規冶煉并連鑄成巧后，對鑄巧加熱，加熱溫度為1150~1250°C; 2) 進行粗社，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) 進行冷卻，控制冷卻速率在10~30°C/s,終冷溫度《300°C; 5) 進行矯直，先進行馳豫40~60s后再矯直，矯直入口壓下量《3mm; 6) 進行熱處理，控制澤火溫度在880-950°C;澤火保溫時間按照1. 0~1. 5倍鋼板的厚度 計，澤火保溫時間單位為min,鋼板厚度單位為mm;控制回火溫度在600~720°C，回火保溫時 間按照1. 0~2. 0倍的鋼板的厚度計，回火保溫時間單位為min,鋼板厚度單位為mm。
[0010] 本發明中各元素的作用機理如下： 碳（C)含量為0. 020~0. 045%，加入一定量的碳，可W顯著提高鋼的強度，但是對深 海用高性能隔水管用鋼，為保證優異的低溫初性，防止碳的中屯、偏析，將碳含量嚴格控制在 0. 045%W下。
[0011] 娃（Si)含量為0. 10~0. 30%，娃在鋼中主要起固溶強化作用，但對深海用厚規格 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的低溫初性，應嚴格控制鋼中 的娃含量，降低鋼中娃酸鹽夾雜含量，避免M-A組元的過量形成。
[0012] 儘（Mn)含量為1. 00~1. 80%，加入較高的經濟合金化元素儘，可W顯著提高鋼的 強度，此外，儘還可W在一定程度上細化晶粒，改善鋼的沖擊初性，但是對厚規格隔水管用 鋼，過量的儘易形成中屯、偏聚，導致鋼的成分、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晶溫度，擴大未 再結晶區范圍，便于實現高溫控社，降低社機負荷，同時妮還可W抑制奧氏體晶粒長大，具 有顯著的細晶強化和析出強化作用。但是在高強度貝氏體鋼中，添加過量的妮會促進M-A 島的生成，降低焊接熱影響區的初性，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，有較強的細晶強化和 析出強化作用，微量的鐵還可W在高溫下與碳、氧結合，形成高溫難烙的析出物，有利于抑 制焊接熱影響區的奧氏體晶粒長大，顯著改善焊接熱影響區的初性。
[0015] 鋼（Mo)含量為0. 10~0. 30%，鋼顯著推遲丫一a轉變，抑制鐵素體和珠光體形 核，促進具有高密度位錯亞結構的貝氏體/針狀鐵素體的形成，使得鋼在社后一個較寬的 冷速范圍內得到貝氏體/針狀鐵素體組織，此外，鋼還有利于提高鋼的高溫性能穩定性，但 鋼屬于貴重金屬，加入量增加會顯著提高鋼的制造成本，同時過高的鋼還會導致鋼的低溫 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 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裂，并顯 著提高鋼的耐腐蝕性能，因此對深海用厚規格隔水管鋼，將儀控制在較高水平。但儀與鋼類 似，屬于貴重金屬，易導致鋼的制造成本大幅提高，此外，過高的儀含量易造成鋼板氧化鐵 皮難W去除，導致鋼板表面質量問題。
[0017] 銅（化）的含量為0.95~1.40%，添加較高含量的銅元素，提高鋼的強度、澤透性 和高溫穩定性，并能改善鋼的耐候、耐腐蝕性能。但銅為低烙點金屬，易引起熱脆，添加過量 對鋼的低溫初性不利。
[0018] 銘（化）的含量為0~0. 30%