一种地面集输用L415级管线钢热轧板卷及其生产方法与流程

本发明涉及低合金热轧板卷生产，尤其涉及一种地面集输用l415级管线钢热轧板卷及其生产方法。

背景技术：

1、地面集输管线主要用于运输原油、污水和天然气等物质，由于输送介质中含有一定量的氯离子，使得穿孔、泄漏、爆管等管道腐蚀失效事件频发。目前，各大油气田采用的地面集输管线多使用20#钢、16mn、不锈钢或耐蚀合金，其中不锈钢和耐蚀合金由于成本高昂，无法大面积推广使用，采用20#钢及16mn材质的地面集输管线由于钢材为高碳设计，需要添加大量mo、cr、ni和cu元素，以保障其耐腐蚀性能，导致合金成本偏高。因此，急需开发出一种成本低廉、强耐蚀且综合力学性能优异的地面集输管线用钢。

2、申请号为cn201310368061.9的中国专利申请公开了“一种耐氯离子腐蚀的管道用钢及其制备方法”，其钢的成分为(重量百分比)：c 0.008％～0.02％，si 0.05％～0.015％，mn0.50％～0.85％，s≤0.010％，p≤0.01％，mo 0.8％～2.0％，al 0.001％～0.020％，ni 0.50～1.2％，w 0.02～0.08wt％，cr满足下述不等式：2.4-0.49[mo]+11.8[c]+12.2[w]≤cr≤3.2-0.57[mo]+9.8[c]+7.2[w]。但其管道用钢中添加了mo、ni和w，导致合金成本较高。

3、申请号为cn201910420753.0的中国专利申请公开了“一种屈服强度500mpa级的耐多种介质腐蚀钢及其制备方法”，其钢的成分为(重量百分比)：c 0.06％～0.10％，si0.15％～0.40％，mn 0.70％～1.20％，p≤0.025％，s≤0.01％，cu 0.20％～0.40％，ni0.20～0.50％，cr 0.50～1.0％，sb 0.02～0.12％，sn 0.005～0.030％，nb 0.02～0.05％，ti 0.015％～0.025％，ca 0.001％0～0.003％，n≤0.006％。其钢中加入了sb、sn和ni，导致合金成本较高，并且钢的屈服强度≥500mpa，但-40℃冲击功仅为80j，产品强韧性匹配不佳，不是地面集输管线的优选材料。

4、《厚规格x60管线钢及其生产方法》，申请号cn201610801713.7，公开了一种厚规格x60管线钢及其生产方法，其成分为(重量百分比)：c 0.03％～0.05％，si 0.10％～0.30％，mn 1.30％～1.50％，p≤0.020％，s≤0.010％，nb 0.025％～0.034％，v 0.05％～0.008％，ti 0.010％～0.017％，cr 0.20％～0.30％。该专利为传统管线钢合金设计，且mn，p，s含量较高，对耐蚀性能较为不利，此外，该专利未对地面集输的耐蚀性作相关描述。

5、(4)《一种针状铁素体型x60级抗hic管线钢及其轧制方法》，申请号cn202010215635.9，公开了一种针状铁素体型x60级抗hic管线钢及其轧制方法，其成分为(重量百分比)，c 0.03％～0.06％，si 0.15％～0.30％，mn 0.600％～1.00％，s≤0.003％，p≤0.012％，nb 0.020％～0.040％，ti 0.010％～0.020％，cr 0.20％～0.50％，mo 0.10％～0.20％，cu 0.15％～0.30％，产品添加mo，ti和cu的使用与本发明显著不同，此外该发明目的是用于抗hic用，与本发明的地面集输用途也不尽相同。

6、申请号为cn20131217916.8的中国专利申请公开了一种“地面集输用耐co2腐蚀管线钢及其制备方法”，其钢的成分为(重量百分比)：c 0.01％～0.08％，si 0.10％～0.50％，mn 0.50％～1.50％，p≤0.020％，s≤0.006％，nb+v+ti≤0.1％，cr 1.0～3.0％，mo0.10％～0.30％，cu 0.10％～0.50％，ni 0.10％～0.50％。但其涉及的是中厚板生产领域，添加了mo和ni等贵金属以获得优异的耐蚀性和低温韧性，且屈服强度达到530mpa以上。

7、申请号为cn201410247308.6的中国专利申请公开了“一种5cr耐腐蚀用钢及其生产方法”，钢的成分为(重量百分比)：c 0.05％～0.07％，si 0.10％～0.30％，mn 0.50％～0.80％，p≤0.020％，s≤0.01％，cr 4.5％～5.5％，n 0.02％～0.05％。其涉及热轧钢筋用钢领域，力学性能指标要求与热轧板卷产品相差较大。

8、论文“油套管及集输管线材料耐腐蚀筛选评价试验”(段方玮等著，《油气田环境保护》2018.6期，第24-28页)提到了集输管线用钢，其文中所述的20钢、16mn钢和x65钢均采用高碳无nb，复合添加cr、ni、mo和cu的合金设计，且从其提供的均匀腐蚀速率数据可知，其钢的腐蚀程度达到中度腐蚀甚至严重腐蚀，另外其没有记载钢的生产工艺和力学性能。

9、上述公开资料中涉及的地面集输管线用钢均为中厚板产品，且合金设计上基本都添加了贵金属mo和ni，除专利申请“一种屈服强度500mpa级的耐多种介质腐蚀钢及其制备方法”和“地面集输用耐co2腐蚀管线钢的制备方法”外，均不添加nb；而本发明所述一种地面集输用用l415级管线钢热轧板卷，打破了地面集输用钢采用高碳设计的固有思路，开辟出一条采用低碳钢获得足够强度及良好耐蚀性的新途径。

技术实现思路

1、本发明提供了一种地面集输用l415级管线钢热轧板卷及其生产方法，采用较低含量的c、mn和si，添加适量的ti形成近球状且不易变形的ti4c2s2，使产品获得优异的韧性；添加nb提高细晶强化的作用，同时形成一定的tic也可以提高强度；添加防腐元素中最经济的cr以获得优异的腐蚀性能，降低了腐蚀速率，提高了腐蚀电位；采用低温烧钢、两阶段控轧控冷，保障最终产品获得细小均匀的显微组织；采用小厚度中间坯轧制技术，打破了管线钢中间坯厚度为成品厚度3.6倍以上的限制，可降低精轧阶段压下量，从而减小位错密度，进一步提高耐蚀性能。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种地面集输用l415级管线钢热轧板卷，钢中化学成分按重量百分比计为c：0.061％～0.070％、si：0.15％～0.25％、mn：0.39％～0.48％、p≤0.012％、s：0.0028％～0.003％、als：0.030％～0.045％、nb：0.024％～0.030％、ti：0.032％～0.038％、cr：0.25％～0.31％、n≤0.004％，其余为铁和不可避免的杂质。

4、一种地面集输用l415级管线钢热轧板卷的生产方法，包括如下工艺过程：铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、板坯加热、轧制、层流冷却及卷取；其中控制如下过程：

5、1)转炉冶炼；采用顶吹或顶底复合吹炼；

6、2)炉外精炼；采用lf炉轻脱硫处理及钙处理；

7、3)连铸；采用动态轻压下方式；

8、4)板坯加热；连铸板坯加热至1159～1171℃；

9、5)轧制；采用两阶段控轧控冷方式；粗轧终轧温度984～995℃，粗轧至少5道次，第一道次压下率为18.3％～19.7％，之后各道次的压下率逐渐递增，最后一个道次的压下率为20.9％～22.9％；轧后待温至970℃进入精轧，精轧终轧温度为785～792℃，精轧至少7道次，第一道次压下率为18.2％～19.4％，之后各道次的压下率逐渐递减，最后一个道次的压下率为5.7％～8.5％；

10、6)层流冷却及卷取；以13.8～15.2℃/s的速度终冷至522～540℃卷取，最后空冷到室温。

11、进一步的，热轧板卷成品的屈服强度426～477mpa，抗拉强度557～570mpa，断后延伸率≥37％；-40℃夏比冲击功akv≥319j；腐蚀速率0.0240～0.0276mm/a，腐蚀电位≥-0.458v，腐蚀电流密度≤1.08×10-5a·cm-2。

12、进一步的，所述步骤5)中，轧制中间坯的厚度与成品钢板厚度之比≤3.0。

13、进一步的，连铸板坯的厚度为172～175mm，轧制中间坯的厚度为54～56mm，成品钢板的厚度为18～20mm。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1)打破现有地面集输用钢采用高碳设计的固有思路，采用低碳、低锰、低硫磷设计，保证产品具有优异的耐蚀性和焊接性；

16、2)采用较高含量的ti，一方面使长条状的mns全部改性为近球状的ti4c2s2，提高产品韧性和耐蚀性，另一方面富余的ti形成tic以提高强度；

17、3)不加入贵金属ni和mo，使用cr单独添加保证耐蚀性能和强度，使产品在经济性方面具有较大的优势；

18、4)采用两阶段控轧控冷，保证产品具有良好的强韧性匹配；

19、5)精确分配的道次压下率，结合小厚度中间坯轧制技术，打破了管线钢中间坯厚度为成品厚度3.6倍以上的限制，降低了精轧阶段的压下量，从而减小了位错密度，进一步提高了钢材的耐蚀性能。