环焊热影响区低温韧性良好的X70热轧钢带及其制造方法与流程

本发明涉及热轧钢带，具体涉及环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带及其制造方法。

背景技术：

1、管道运输作为一种石油、天然气的经济、安全和环保的运输方式，受到越来越多的关注。高强度、高韧性的x70管线钢在中石化新疆煤制气外输管道和鄂安沧管道工程等天然气长输管道工程中得到了广泛的应用。但是由于服役工况的变化，服役时间的增长，管道容易发生不同程度的塑性变形，发生脆性断裂，造成失效事故。焊接热影响区是管线钢相对薄弱的部分，因此要提高管线的运输安全性需要重点关注焊接热影响区的韧性指标。

2、管线钢的环焊过程是快速加热和冷却的过程，在焊接的过程中管线钢母材会经历加热、熔化、冷却、结晶、物理化学反应和固态相变的过程，因此对应的焊接热影响区的显微组织和力学性能会发生复杂的变化。由于显微组织具有遗传性，优化x70管线钢母材的组织状态和力学性能，能进一步提升对应焊接热影响区的力学性能尤其是低温韧性。

3、目前，国内外对x70管线钢焊接及管线钢制造技术有一些研究，经检索发现了部分专利和文献，但相关内容均重点关注于x70管线钢弯管焊接、埋弧焊的焊接工艺参数以及适配焊丝的成分调控，对于环焊接头位置母材受焊接热影响后力学性能的保障甚至优化未做说明。例如，公开号为cn 114871699a的专利公开了一种带焊接接头的高强韧性x70管线钢弯管的生产方法，主要研究的是采用四丝埋弧自动焊的x70弯管的制管工艺。通过调整热煨弯制和冷却参数，合并热煨弯制和冷却过程，加上回火热处理冷却至室温，制得弯管和焊接接头。通过热处理工艺调控晶粒细化且生成细小弥散的第二相，进而提高x70管线钢弯管及焊接接头的力学性能，适应高压输送条件，并满足低温环境下的服役要求。该专利主要涉及的管线钢弯管的生产工艺。公开号为cn 108637603 a专利公开了一种提高x70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法，属于管线钢技术领域。该专利提供了x70管线钢的合金元素范围和焊条的成分范围，采用手工焊条电弧焊焊接技术，还提供了感应加热的工艺。通过元素调控和感应加热工艺，解决了热煨弯管焊缝中心、热影响区和母材低温韧性差的问题，且抗拉强度也符合x70管线钢要求。该专利主要涉及管线钢弯管工艺。公开号为cn 111745325 b专利公开了一种用于x70管线钢的自保护药芯焊丝的制备方法，属于焊接材料技术领域。专利中提供了焊丝的具体成分，包括低碳钢带外皮和药芯，通过调控焊丝成分改善焊接工艺性能，提高焊接电弧的稳定性，添加稀土元素和硅锆合金，细化晶粒，增加焊缝中针状铁素体的含量，有效提高焊接接头的低温韧性。该专利主要涉及焊丝的成分和焊接工艺参数对焊接接头力学性能的影响。

4、鉴于此，本发明提供环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带及其制造方法。

技术实现思路

1、针对现有的对于环焊接头位置的母材受焊接热影响后力学性能存在的韧性问题，本发明的目的是提供环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带及其制造方法，通过结合化学元素、轧制工艺和热处理对x70管线钢的显微组织和力学性能进行调控，从晶粒细化和第二相调控两方面提高x70管线钢的强韧性。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、第一方面，环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带，其包括按质量百分含量计的如下化学成分：c 0.045～0.065％，si 0.15～0.20％，mn1.60～1.70％，p≤0.010％，s≤0.0040％，ni 0.10～0.30％，cr 0.30～0.35％，mo0.05～0.15％，nb 0.030～0.060％，v0.040～0.070％，ti 0.010～0.025％，pcm≤0.20％，ceq 0.43～0.45％，余量为fe。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述pcm的计算式为：pcm＝c+si/30+(mn+cu+cr)/20+ni/60+mo/15+v/10+5b；所述ceq的计算式为：ceq＝c+mn/6+(cr+mo)/5+(ni+cu)/15。其中，pcm的计算式中c、si、mn、cu、cr、ni、mo、v和b代表的是各元素的质量含量；ceq的计算式中c、mn、cr、mo、ni和cu代表的是各元素的质量含量。

6、进一步，其包括按质量百分含量计的如下化学成分：c 0.060％，si 0.20％，mn1.68％，p≤0.005％，s≤0.0040％，ni 0.19％，cr 0.35％，mo 0.10％，nb0.055％，v0.050％，ti 0.016％，pcm≤0.18％，ceq 0.45％，余量为fe。

7、第二方面，环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，包括如下依次进行的工序步骤：冶炼、连铸、板坯加热、粗轧、精轧、控制冷却和回火。

8、进一步，所述冶炼工序工艺为：通过转炉冶炼以及lf和/或rh精炼，获取目标冶金成分及低p、低s的杂质元素的纯净钢水；

9、所述连铸工序的工艺为：将所述纯净钢水采用保护浇铸，连铸过程中采取高于液相线15～25℃的低过热度，1.0～1.5m/min的低拉速及总压下量为5～7mm的动态轻压下工艺，最终获得厚度180～240mm的板坯。

10、进一步，所述板坯加热工序的工艺为：对所述板坯进行加热，加热出炉温度为1150～1250℃，加热时间180～300min。

11、进一步，所述粗轧工序的工艺为：对加热后的板坯进行7道次轧制，末道次压下量≥25％，末道次轧制温度920～950℃，获得厚度≥60mm的中间坯。

12、进一步，所述精轧工序的工艺为：对获得的中间坯进行5～7道次轧制，精轧入口温度≤900℃，精轧累计压下量≥60％，获得目标厚度的热轧钢带。

13、进一步，所述控制冷却工序的工艺为：对所述热轧钢带进行快速冷却，冷却时间10～15s，冷却速度为15～25℃/s，冷却至300℃。

14、进一步，所述回火工序的工艺为：对控制冷却完成后的钢带进行回火热处理工艺，将热轧钢带加热至550℃～650℃时，保温3～6h后，冷却至室温。

15、本发明的有益效果是：

16、(1)通过合理的合金元素设计，微合金元素的协同作用，结合固溶强化、析出强化和细晶强化作用，提高x70热轧钢带的强度和韧性。

17、(2)通过连铸、粗轧、精轧、控制冷却以及回火过程，精准控制温度，实现(nb,v,ti)c等微合金碳化物的弥散析出，以及x70母材组织晶粒细化，提高母材的低温韧性，进而在经过后续的环焊工艺后，由于组织具有遗传性，热影响区的晶粒细化，提高环焊焊接热影响区的低温韧性，对于我国长输管道建设及能源战略安全具有非常重要的意义。

18、(3)通过适当调整轧制工艺参数，调整道次压下率，降低生产成本，提高了x70热轧钢带批量工业生产的生产效率。

技术特征：

1.环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带，其特征在于，其包括按质量百分含量计的如下化学成分：c 0.045～0.065％，si 0.15～0.20％，mn1.60～1.70％，p≤0.010％，s≤0.0040％，ni 0.10～0.30％，cr 0.30～0.35％，mo0.05～0.15％，nb 0.030～0.060％，v0.040～0.070％，ti 0.010～0.025％，pcm≤0.20％，ceq 0.43～0.45％，余量为fe。

2.根据权利要求1所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带，其特征在于，所述pcm的计算式为：pcm＝c+si/30+(mn+cu+cr)/20+ni/60+mo/15+v/10+5b；所述ceq的计算式为：ceq＝c+mn/6+(cr+mo)/5+(ni+cu)/15。

3.根据权利要求1所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带，其特征在于，其包括按质量百分含量计的如下化学成分：c 0.060％，si 0.20％，mn 1.68％，p≤0.005％，s≤0.0040％，ni 0.19％，cr 0.35％，mo 0.10％，nb0.055％，v 0.050％，ti 0.016％，pcm≤0.18％，ceq 0.45％，余量为fe。

4.基于权利要求1至3任一项所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，包括如下依次进行的工序步骤：冶炼、连铸、板坯加热、粗轧、精轧、控制冷却和回火。

5.根据权利要求4所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，所述冶炼工序工艺为：通过转炉冶炼以及lf和/或rh精炼，获取目标冶金成分及低p、低s的杂质元素的纯净钢水；

6.根据权利要求5所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，所述板坯加热工序的工艺为：对所述板坯进行加热，加热出炉温度为1150～1250℃，加热时间180～300min。

7.根据权利要求6所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，所述粗轧工序的工艺为：对加热后的板坯进行7道次轧制，末道次压下量≥25％，末道次轧制温度920～950℃，获得厚度≥60mm的中间坯。

8.根据权利要求7所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，所述精轧工序的工艺为：对获得的中间坯进行5～7道次轧制，精轧入口温度≤900℃，精轧累计压下量≥60％，获得目标厚度的热轧钢带。

9.根据权利要求8所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，所述控制冷却工序的工艺为：对所述热轧钢带进行快速冷却，冷却时间10～15s，冷却速度为15～25℃/s，冷却至300℃。

10.根据权利要求9所述环焊热影响区低温韧性良好的x70热轧钢带的制造方法，其特征在于，所述回火工序的工艺为：对控制冷却完成后的钢带进行回火热处理工艺，将热轧钢带加热至550℃～650℃时，保温3～6h后，冷却至室温。

技术总结本发明涉及环焊热影响区低温韧性良好的X70热轧钢带及其制造方法，其包括按质量百分含量计的如下化学成分：C 0.045～0.065％，Si 0.15～0.20％，Mn 1.60～1.70％，P≤0.010％，S≤0.0040％，Ni 0.10～0.30％，Cr 0.30～0.35％，Mo 0.05～0.15％，Nb 0.030～0.060％，V 0.040～0.070％，Ti 0.010～0.025％，Pcm≤0.20％，Ceq 0.43～0.45％，余量为Fe。本发明通过结合化学元素、轧制工艺和热处理对X70管线钢的显微组织和力学性能进行调控，从晶粒细化和第二相调控两方面提高X70管线钢的强韧性。技术研发人员：冯庆善,张鹤松,戴联双,贾书君,王婷,李园,沙胜义,崔绍华,胡亚博,王晔,于瑶受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11