一种高强度X80钢螺旋焊管制造方法

该发明公开了一种高强度X80钢螺旋焊管制造方法。焊管的母材采用X80钢卷板，其化学成分的质量百分比为：C 0.02～0.09％，Si 0.10～0.42％，Mn1.50～1.85％，P≤0.022％，S≤0.005％，Cr≤0.45％，Ni≤0.50％，Cu≤0.30％，Mo≤0.35％，Ti≤0.025％，Nb≤0.11％，V≤0.06％，Al≤0.06％，N≤0.008％，B≤0.0005％，Pcm≤0.23％；其加工工序包括：开卷、矫平、铣边、预弯、成型、内焊、外焊、管端扩径、母材分层超声波检查、焊缝X射线检查、水压试验、焊缝超声波检查、管端倒棱和成品检查工序。用该发明的技术制造的Φ1219×18.4mm、X80钢螺旋焊管，成功的解决了高强度X80钢螺旋焊管生产制造中成型稳定性差和焊缝性能难以满足技术要求等问题，大大提高了产品的合格率和生产效率。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法专利目的

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》所要解决的技术问题是提供一种能在连续热镀锌生产线上制造抗拉强度在490～700兆帕之间、强度和延性匹配良好、可镀性能优良的高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法技术方案

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》在不需要复合添加Mo、Cr、B、Ni等多种贵重合金元素的情况下，控制热轧和退火镀锌工艺参数，保证钢板的高强度、两相组织和镀锌质量。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板，其特征在于成分按质量百分比为C：0.03％～0.15％、Si：≤0.15％、Mn：1.00％～1.75％、P：≤0.015％、S：≤0.012％、Al：0.02％～0.15％、Cr：0.35～0.75％、Cu：0.02％～0.15％、Ti0.010～0.035％、N：≤0.005％，并且满足1.5％≤Mn 1.29Cr 0.46Cu≤2.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。

组成成分优选按质量百分比：C：0.06％～0.12％、Si：≤0.10％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.008％、Al：0.050％～0.100％、Cr：0.40～0.60％、Cu：0.07％～0.10％、Ti：0.015～0.030％、N：≤0.003％，并且满足1.7％≤Mn 1.29Cr 0.46Cu≤2.3％，余量为Fe和不可避免的杂质。

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》钢种成分控制原理如下：

C：是最有效的强化元素，是形成马氏体的主要元素，直接影响临界区处理后双相钢中马氏体体积分数和马氏体中的碳含量，并决定了双相钢的硬度和马氏体的精细结构。双相钢中碳含量一般应该小于0.2％，为保证钢具有好的伸长率和良好的焊接性，该发明中碳含量控制在0.03％～0.15％。

Si：是强化铁素体的元素，促使碳向奥氏体偏聚，对铁素体中固溶碳有清除和净化作用，以避免间隙固溶强化和冷却时粗大碳化物的生成，有助于提高双相钢的延性，但为了避免Si含量过高引起钢板的浸镀性能，《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》Si控制在的0.15％以下。

Mn：属于扩大奥氏体相区，稳定奥氏体的元素，可以有效提高奥氏体岛的淬透性，因而可以降低临界区加热后获得双相钢组织和性能所必须的冷却速率，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变和贝氏体转变。高锰含量容易引起渗碳体、珠光体、贝氏体为主的带状组织，同时影响基板的可镀性和焊接性。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》Mn含量控制在1.00％～1.75％。

Cr：中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，增大奥氏体的过冷能力，从而细化组织，起到强化效果。另外，钢中的铬元素能促进锌液对钢的侵蚀。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》Cr的含量控制在0.35％～0.75％。

Al：Al在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。由于《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》钢中硅含量低，因此少量铝的存在，在保证强度的前提下，可提高双相钢的延性，同时Al是主要的脱氧剂，不宜过低，但过多簇状氧化铝内夹杂物增多，使钢的延展性变差，又会影响炼钢和连铸生产，该发明中Al含量控制在0.02％～0.15％。

Cu：是对钢强化的有效元素和提高钢的耐腐蚀性元素。在退火后的冷却过程中能抑制珠光体的生成，并且促使马氏体生成。另外，铜能促进钢内部氧化而提高镀层粘合性。发明中Cu含量控制在0.02％～0.15％。

Ti：强碳化物形成元素，具有脱氧和固碳、氮的作用。它能与钢中游离的碳和氮结合形成TiC和TiN，从而可改善碳和氮对钢引起的时效现象，另外钢中的钛可将酸洗或氢还原时吸入钢基体中的氢气固定，使之在热镀锌时不致逸出，从而可防止氢气对镀锌层的不利影响。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》中Ti含量控制在0.010％～0.035％。

N：是劣化钢的耐常温时效性元素，尽量减少其含量，《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》中N含量控制在0.005％以下。

P，S：为钢中的有害元素。P易在晶界上偏聚引起脆化，使耐冲击性变差，并对焊接不利。S在钢中易形成MnS等夹杂物，热引起热脆，并且S对焊接性影响较大。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》中P，S含量分别控制在0.015％和0.012％以下。

一种高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，首先上述成分转炉冶炼，炉外精炼后浇铸成170～230毫米厚的板坯，再进行热连轧、冷酸连轧；在连续镀锌线上退火镀锌，从均热温度冷却至锌池温度进行热浸镀，完成浸镀后冷却至室温，制得高强度热镀锌双相钢。

热连轧时，将板坯加热到1250～1350℃，保温120-180分钟，精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为890～950℃，卷取温度620～700℃，得到显微组织为铁素体和珠光体的热轧卷板。热轧卷板厚度为2.0～6.5毫米。

热轧卷板经酸洗后冷轧成冷轧薄板，冷轧压下率为60～80％，冷轧卷板厚度为0.5～2.5毫米。

在连续镀锌线上退火时，加热段末段钢带的温度为810～830℃，均热段温度为740～780℃，均热时间为30～120秒，炉内保护气体露点温度为-20～-55℃。

退火后采用2段冷却，冷却1段将钢板从均热温度冷却到660-710℃，冷却速率为3～12℃/秒，冷却2段再将钢板冷却到450～490℃，冷却速率为10～25℃/秒。

然后进锌池镀锌，锌池温度为450～490℃，镀锌时间为5～20秒，镀锌结束后冷却至室温，终冷速率为5～25℃/秒。

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》选择上述各特征中工艺参数的原因如下：

将厚度为170～230毫米的板坯加热，均热温度控制在1250～1350℃之间，均热时间为120-180分钟，是为了防止温度过高导致板坯的过烧和过热，并使板坯的组织和成分均匀化。

精轧开轧温度控制在1000～1100℃之间，是为了精轧的前几个机架实现再结晶区轧制，降低前几个机架大压下量下的轧制负荷。

终轧温度控制在890～950℃之间，是为了合金元素固溶，在退火镀锌中析出以细化晶粒。同时Ar3以上的高温终轧有利于组织均匀性，防止出现严重的带状组织。

卷取温度控制在620～700℃之间，是因为在此温度区间下高温卷取，在随后的共析转变中容易生成较粗大而弥散分布的碳化物，并且C、Mn等元素在珠光体中明显富集，可以提高退火镀锌时奥氏体的淬透性，弥补连续镀锌设备快冷能力的不足。

热轧卷板后酸洗后冷轧压下率控制在60～80％之间，是为充分发挥冷轧机轧制能力。冷轧压下率低于60％，冷轧效率低，冷轧压下率高于80％，加工硬化加强，冷轧变形抗力增加，易造成冷轧机组负荷超限。另外，此压下率下钢组织中的珠光体团间距减小和珠光体被破碎得较充分，为镀锌退火过程中的晶粒细化提供条件。

连续热镀锌退火线均热段长度通常为冷轧退火线均热段的1/3左右，在同样走带速度的前提下其均热时间也大大缩短。为生产同样强度级别的双相钢，在减少均热时间的同时就要求相对高的均热温度，《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》为降低均热温度节约能源，特采用将加热区末段温度控制在810～830℃之间，即“高加热终止温度、低均热温度”的工艺方法（见附图1）。均热温度控制在740～780℃之间，均热时间为30～120秒，为使钢的组织奥氏体化及C、Mn等合金元素从铁素体中向奥氏体中扩散，提高铁素体的纯净度，降低钢的屈服强度。均热温度低于740℃，钢的组织奥氏体化程度不够，冷却时不能得到合适的马氏体含量。

炉内保护气体露点控制在-20～-55℃之间，是因为在此露点范围锌液浸润性稳定且易于控制。露点低于-55℃控制难度加大，但高于-20℃时平衡浸润张力及浸润速率均急剧下降。

在连续镀锌线上冷却1段将钢带从均热温度冷却到660～710℃，冷却速率为3～12℃/秒，是为调节钢中奥氏体的数量和分布，改善合金元素在奥氏体和铁素体中的分布形态。冷却2段以10～25℃/秒的冷却速率，将钢板冷却到450～490℃，是为避开珠光体和贝氏体转变进入锌池镀锌。

锌池温度控制在450～490℃，是为锌池保持与钢带相同的温度镀锌，减少了钢带与锌液之间的热传导，有利于提高生产效率。根据钢带运行速度，钢带在锌池镀锌时间为5～20秒。镀锌完毕后以5～25℃/秒的终冷速率冷到室温，为使钢发生低温转变，得到铁素体和马氏体两相组织的双相钢。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法改善效果

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》冶炼时通过减少Si元素的添加量，同时添加一定量的Cr、Ti、Cu合金元素，得到的钢合金元素组成相对较少；轧制时通过控轧控冷得到合理组织组成和板形优良的镀锌基板；连续退火镀锌时采用加热末段到均热段的微缓冷和快冷段两次快冷等方式，最终得到抗拉强度在490～700兆帕之间，强度和延性匹配良好，可镀性能优良，厚度在0.5～2.5毫米之间，可用作汽车覆盖件、内板和结构件等的冷轧热镀锌双相钢板。

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》属于汽车用冷轧高强度薄板技术领域，提供了一高强度级冷轧热镀锌双相钢及其制造方法。

近十年来中国天然气需求量大幅度增长，输送能力有了长足发展，天然气输送用管线钢级从X60 迅速提高到了X80。2005 年中国首条X80 钢级管道应用工程在冀宁线上建成。武钢、宝钢、鞍钢为工程提供X80 管线板卷和钢板，宝鸡、华北及巨龙钢管公司为工程完成制管。

早期的管线钢一直采用C、Mn、Si型的普通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成分没有严格的规定。自60年代开始，随着输油、气管道输送压力和管径的增大，开始采用低合金高强钢（HSLA），主要以热轧及正火状态供货。这类钢的化学成分：C≤0.2%，合金元素≤3～5%。随着管线钢的进一步发展，到60年代末70年代初，美国石油组织在API 5LX和API 5LS标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、X65三种钢。这种钢突破了传统钢的观念，碳含量为0.1-0.14%，在钢中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。到1973年和1985年，API标准又相继增加了X70和X80钢，而后又开发了X100管线钢，碳含量降到0.01-0.04%，碳当量相应地降到0.35以下，真正出现了现代意义上的多元微合金化控轧控冷钢。

我国管线钢的应用和起步较晚，过去已铺设的油、气管线大部分采用Q235和16Mn钢。“六五”期间，我国开始按照API标准研制X60、X65管线钢，并成功地与进口钢管一起用于管线敷设。90年代初宝钢、武钢又相继开发了高强高韧性的X70管线钢，并在涩宁兰管道工程上得到成功应用。