專利名稱：抗氫致裂紋bns鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明屬于低碳結構鋼技術領域，特別是涉及一種抗氫致裂紋BNS(BNS是API 5L標準對牌號的定義，B代表B級管線，N代表正火態，S表示酸性服役)正火鋼板及其生產方法，適用于輸送石油、天然氣的直縫埋弧焊管的生產。
背景技術：
從20世紀50年代以來，由于H2S管道腐蝕發生的管道破壞事故屢見不鮮，引起了人們充分注意，國內外鋼鐵企業及研究機構紛紛開展抗H2S管道腐蝕的研究。用于運輸含H2S腐蝕介質的鋼管需要具有良好的抗氫致開裂的能力，即抗HIC性能。因而要鋼板具有極高的鋼水純凈度，非常均勻的組織與應力分布。而正火態鋼板由于組織與應力的均勻性使得在抗氫致開裂的開發中具有獨特的優勢，難點在于在滿足抗氫致裂紋性能的同時還要滿 足一定的強度要求。抗硫化氫管線鋼的生產一直是冶金、材料專家研究的熱點，鋼板抗氫致開裂性能控制的關鍵點一直是困擾各大鋼廠的難題，氫致裂紋率合格率偏低，給生產廠和最終使用用戶都帶來了巨大的安全隱患。

發明內容
本發明提供的目的在于提供一種抗氫致裂紋BNS正火鋼板及其生產方法，有效地解決了管線鋼原油輸送管氫致開裂的問題，提高了石油管道的使用安全性，對我國的管道事業發展具有重大意義。本發明的板坯成分為C 0. 03 O. 07%, Si 0. 01 O. 40%, Mn 1. 00 I. 50%,P :彡 O. 015 %，S :彡 O. 003 %，Alt :0. 01 O. 06 %，N :彡 O. 006 %，H :彡 O. 0002 %，添加V、Ti 微合金強化元素，V+Ti ( O. 10%，還含有 Cu :0. 00 O. 30 %、Ni :0. 00 O. 20 %、Cr :
O.00 O. 30%中選擇的I 3種。其余為Fe和不可避免雜質元素，均為重量百分數；金相組織為細晶鐵素體，晶粒度為10級；本發明生產中在軋制和正火工藝中控制的技術參數為(I)將按化學成分設計冶煉好的鋼水澆鑄成250 350mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1140 1230°C，加熱時間3 6h ;然后出爐進行軋制；(2)粗軋開軋溫度控制在1060 1160°C，單道次壓下率在15 30% ;中間坯待溫厚度55 85mm ;精軋開軋溫度控制在850 950°C ;終軋溫度控制在780 860°C ；(3)入水溫度控制在740 820°C，冷速10 15°C /s,終冷溫度550 650°C ；(4)正火溫度900°C 950°C，保溫時間控制在10±5min。本發明內容的構成要點立足于以下認識C的降低對抗氫致開裂性能是有利的，但同時降低了強度性能，但是為了優先保證抗氫致開裂性能，碳的含量控制在較低范圍內。Mn能夠通過固溶強化、相變強化來有效的提高鋼材的強韌性，但是Mn的提高對抗氫致開裂性能是有不利的，所以錳的含量控制在較低的范圍內。為了保證鋼板的強度性能，添加V, Cr等強化元素來保證強度性能。
采用該控軋控冷工藝的依據是通過第一階段的奧氏體再結晶控制軋制細化奧氏體晶粒，通過在奧氏體未再結晶區的累積形變，增加了相變的形核點，為了細化相變組織，有效降低鋼板帶狀組織級別，冷速控制在10 15°c /S，終冷溫度550 650 °C。通過軋后快速冷卻得到細化的鐵素體和珠光體組織。采用正火工藝的依據是正火可以降低鋼板的組織應力與內應力，使鋼板的組織更均勻化，更有效消除鋼板帶狀組織，提高抗氫致開裂性能。本發明的優點在于，所述的BNS正火鋼板，其抗拉強度在415MPa以上，_20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評級< 2級，氫致裂紋率裂紋長度率CLR ( 15%，裂紋寬度率CTR ( 5%，裂紋面積率CSR ( 2%。具有非常優良的強韌性性能以及抗氫致開裂性能，使得原油輸送管的使用安全性得到提高。



圖I為本發明的金相組織。
具體實施例方式實施例I抗氫致裂紋BNS鋼板按重量百分比計的設計成分為C 0.07%，Mn I. 50%, SiO. 25%, Cr O. 20%, V0. 04%, S O. 002%, Alt O. 035%, P O. 008%,其余為 Fe 及不可避免的雜質。鋼板規格為20. 6X2040X12000 mm (厚度X寬度X長度)。TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、水冷以及正火，具體為(I)將按化學成分設計冶煉好的鋼水澆鑄成300mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1200°C，加熱時間280min ;然后出爐進行軋制；(2)粗軋開軋溫度控制在1070°C，單道次壓下率在15%以上；中間坯待溫厚度60mm ;精軋開軋溫度控制在900°C ;終軋溫度控制在820°C ；(3)入水溫度控制在780°C，冷速13°C /S，終冷溫度620°C ；(4)正火溫度920°C，保溫時間控制在10±5min。生產的產品其抗拉強度為467MPa，-20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評級2級，氫致裂紋率裂紋長度率CLR 8. 2%，裂紋寬度率CTR1. 3%，裂紋面積率CSR O. 7%。實施例2抗氫致裂紋BNS鋼板按重量百分比計的設計成分為C 0.04%，Mn I. 00%, SiO. 25%, Cr O. 20%, V0. 06%, S O. 002%, Alt O. 035%, P O. 008%,其余為 Fe 及不可避免的雜質。鋼板規格為20. 6X2040X12000 mm (厚度X寬度X長度)。TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、水冷以及正火，具體為(2)粗軋開軋溫度控制在1070°C，單道次壓下率在15%以上；中間坯待溫厚度60mm ;精軋開軋溫度控制在900°C ;終軋溫度控制在820°C ；(3)入水溫度控制在780°C，冷速13°C /s,終冷溫度620°C ；(4)正火溫度900°C，保溫時間控制在10±5min。生產的產品其抗拉強度為415MPa，_20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評級O級，氫致裂紋率裂紋長度率CLR 0%，裂紋寬度率CTR 0%，裂紋面積率CSR 0%。
實施例3抗氫致裂紋BNS鋼板按重量百分比計的設計成分為C O. 055%, Mn I. 20%, SiO. 25%, Cr O. 25%, V0. 06%, S O. 002%, Alt O. 035%, P O. 008%，其余為 Fe 及不可避免的雜質。鋼板規格為20. 6X2040X12000 mm (厚度X寬度X長度)。TMCP工藝包括加熱、粗軋、精軋、水冷以及正火，具體為
(2)粗軋開軋溫度控制在1070°C，單道次壓下率在15%以上；中間坯待溫厚度60mm ;精軋開軋溫度控制在900°C ;終軋溫度控制在820°C ；(3)入水溫度控制在780°C，冷速13°C /S，終冷溫度620°C ；(4)正火溫度900°C，保溫時間控制在10±5min。生產的產品其抗拉強度為437MPa，_20°C的夏比沖擊功在300J以上，帶狀組織評級I級，氫致裂紋率裂紋長度率CLR 0%，裂紋寬度率CTR 0%，裂紋面積率CSR 0%。
權利要求
1.一種抗氫致裂紋BNS鋼板，其特征在于，鋼板成分為:C:0. 03 O. 07%，Si :0. 01 O. 40 %，Mn :1. 00 I. 50 %，P :彡 O. 015 %，S :彡 O. 003 %, Alt 0. 01 O. 06 %，N :^ O. 006%, H O. 0002%，添加V、Ti微合金強化元素，V+Ti ( O. 10%，其余為Fe和不可避免雜質元素，均為重量百分數；金相組織為細晶鐵素體，晶粒度為10級。
2.權利要求I所述的抗氫致裂紋BNS鋼板，其特征在于，在上述的鋼成分中還含有CuO.00 O. 30%, Ni 0. 00 O. 20%, Cr 0. 00 O. 30%中的 I 3 種。
3.—種生產權利要求I所述抗氫致裂紋BNS鋼板的方法，其特征在于，在軋制和正火工藝中控制的技術參數為 (1)將按化學成分設計冶煉好的鋼水澆鑄成250 350mm厚板坯；將坯料裝入板坯加熱爐加熱，加熱溫度1140 1230°C，加熱時間3 6h ;然后出爐進行軋制； (2)粗軋開軋溫度控制在1060 1160°C，單道次壓下率在15 30%;中間坯待溫厚度55 85mm ;精軋開軋溫度控制在850 950°C ;終軋溫度控制在780 860°C ； (3)入水溫度控制在740 820°C，冷速10 15°C/s,終冷溫度550 650°C ； (4)正火溫度900°C 950°C，保溫時間控制在5 15min。
全文摘要
一種抗氫致裂紋BNS鋼板及其生產方法，屬于低碳結構鋼技術領域。鋼板成分為C0.03～0.07％，Si0.01～0.40％，Mn1.00～1.50％，P≤0.015％，S≤0.003％，Alt0.01～0.06％，N≤0.006％，H≤0.0002％，添加V、Ti微合金強化元素，V+Ti≤0.10%，還含有Cu0.00～0.30％、Ni0.00～0.20％、Cr0.00～0.30％中的1～3種。其余為Fe和不可避免雜質元素。金相組織由細晶鐵素體組織組成。生產工藝為將澆鑄成250～350mm厚板坯裝入加熱爐加熱出爐進行軋制；粗軋開軋溫度1060～1160℃，單道次壓下率15~30%；精軋開軋溫度850～950℃；終軋溫度780～860℃；入水溫度740～820℃；正火溫度900℃～950℃。該鋼板在滿足力學性能的基礎上擁有優良的抗氫致裂紋性能。
文檔編號C22C38/50GK102839326SQ20121033166
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者李家鼎, 李少坡, 查春和, 丁文華, 李戰軍, 郝寧, 姜中行, 王文軍, 麻慶申 申請人:首鋼總公司