专利名称：含稀土Ce元素的X80RE管线钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种含稀土 Ce元素的高强韧性耐腐蚀X80RE管线钢及其制造方法，属于冶金技术领域。
背景技术：
工业发达国家把X80级管线钢作为二十一世纪天然气管道的首选钢级。X80管线钢比X70管线钢强度更高，韧性更好，能降低管线的建设和运营成本，提高管线安全性和可靠性。我国X80级管线钢在2000年立项研究，目前为止，宝钢、武钢、鞍钢、舞阳钢铁等公司成功研制了 X80管线钢，产品均满足API标准对X80级管线钢的要求。2008年，西气东输二线工程开工，主干线全部采用X80钢，是目前世界上最大的采用X80级钢的管道工程，标志着我国管线建设进入一个新的时期。西气东输工程促进我国管线钢的发展，X80管线钢是目前我国各大型国企规模化生产的管线钢种，也是表现我国冶金工业进步的重点钢种之一。“中东有石油，中国有稀土”，中国是世界上稀土储量最多的国家，特别是内蒙古包头的白云鄂博矿，其中稀土矿工业储量3600万吨，占全世界的36%，占全国的90%以上，因而被誉为“稀土之乡”。稀土是我国的重要资源，利用稀土战略资源增强我国钢铁产业的综合竞争力，提高钢材质量，扩大钢材品种，利用稀土元素的特殊性质，把稀土资源优势转化为优质稀土钢的品种优势，具有战略意义。目前，国内外学者对稀土在钢中的作用机理研究主要集中在净化作用、变质作用、微合金化作用上。研究表明稀土具有提高钢材强韧性，改善耐磨性，提高抗疲劳性能，改善钢的耐腐蚀性等效果。目前关于X80管线钢中添加少量稀土Ce，进行稀土微合金化提高性能的新型X80RE管线钢的制备及应用尚未见相关报道。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种含稀土 Ce元素的高强韧性耐腐蚀X80RE管线钢及其制造方法，它在X80管线钢的基础上，通过添加稀土Ce,开发出一种高强韧性和耐腐蚀性优良的X80RE新型稀土管线钢。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案: 本发明提供了一种含稀土 Ce元素的高强韧性耐腐蚀X80RE管线钢，所述管线钢的化学成分中含有下列重量百分比的化学元素:C0.030-0.055 ；Si0.15-0.25 ；Mnl.75-1.95 ；P 彡 0.012 ；S ( 0.0025 ；Nb0.080-0.100 ；V0.020-0.030 ；Ti0.010-0.020 ；Mo0.25-0.35 ；Ni0.25-0.35 ；Cu0 .25-0.35 ；Ce0.0050-0.0150。本发明同时公开了所述的含稀土 Ce元素的高强韧性耐腐蚀X80RE管线钢的制造方法，采用真空感应炉冶炼，步骤为:烘干、装料、抽真空、原料熔化、布料器加脱氧剂、布料器添加稀土 Ce，浇注。本发明中，0.0050%-0.0150%的稀土 Ce加入X80管线钢后，可以细化组织，减少粒状贝氏体组织的比例，使粒贝及M-A组元分布更加弥散均匀，同时有助于基体向针状铁素体发展；因而，本发明X80RE管线钢组织以针状铁素体和弥散分布的粒状贝氏体组成，粒贝在晶界晶内均有分布。本发明X80RE管线钢力学性能得到明显改善，产品的15°C屈服强度Re提高，达到665-675MPa ; 15°C抗拉强度Rm提高，达到770_780MPa ;_20°C低温冲击韧性提高，达到345-355J ;产品的腐蚀速率大大降低，腐蚀电化学反应阻力增大。腐蚀30d，X80RE管线钢以均匀腐蚀为主，X80管线钢出现较大蚀坑；EIS测试显示，X80RE的容抗弧半径较大，腐蚀电化学阻力较大。本发明在X80管线钢中添加少量稀土，提高了管线钢的强度和埋地管线在北方地区冬季服役条件下的韧性，明显降低了管线钢的腐蚀速率，增大了腐蚀电化学反应的阻力，提高管线钢的服役寿命，本发明X80管线钢适用于“西气东输”工程，有着广阔的应用前景。
图1是本发明X80RE管线钢显微组织，基体组织铁素体趋于针状，贝氏体组织比例减小，粒贝更加弥散分布且晶内晶界均有出现。图2是不添加稀土的X80管线钢显微组织，基体组织以多边形铁素体为主，贝氏体组织比例较高，多在晶界分布。图3是本发明X80RE管线钢在库尔勒盐溃土壤模拟溶液浸泡30d的微观腐蚀形貌，采用Quanta400型扫描电镜(SEM)观察得到。腐蚀以均匀腐蚀为主，耐蚀性好。
图4是不添加稀土的X80管线钢在库尔勒盐溃土壤模拟溶液浸泡30d的微观腐蚀形貌，出现较大腐蚀坑，腐蚀严重。图5是X80和X80RE在盐溃土壤模拟溶液中浸泡15d、30d和45d腐蚀速率对比图，从图中看出，在各个时间点，X80RE的腐蚀速率相对X80低，耐腐蚀性好。图6是X80和X80RE腐蚀30d的Nyquist (奈奎斯特)图，X80RE的容抗弧半径相对X80大，X80RE的腐蚀反应阻力大。图7是X80和X80RE腐蚀45d的Nyquist (奈奎斯特)图，X80RE的容抗弧半径相对X80大，X80RE的腐蚀反应阻力大，耐蚀性更好。
具体实施例方式实施例1生产工艺流程:烘干、装料、抽真空、原料熔化、布料器加脱氧剂、布料器添加稀土Ce、浇注。 制备的X80RE管线钢化学成分及含量(Wt%)见表I所示:
表1:X80RE管线钢化学成分及含量(Wt%)
权利要求
1.一种含稀土 Ce元素的X80RE管线钢，其特征在于，所述管线钢的化学成分中含有下列重量百分比的化学元素:C0.030-0.055 ；Si0.15-0.25 ；Mnl.75-1.95 ；P ( 0.012 ；S彡 0.0025 ；Nb0.080-0.100 ；V0.020-0.030 ；Ti0.010-0.020 ；Mo0.25-0.35 ；Ni0.25-0.35 ；Cu0.25-0.35 ；Ce0.0050-0.0150。
2.权利要求1所述的含稀土Ce元素的X80RE管线钢的制造方法，其特征在于，采用真空感应炉冶炼，步骤为:烘干、装料、抽真空、原料熔化、布料器加脱氧剂、布料器添加稀土Ce， 浇注。
全文摘要
本发明公开了一种含稀土Ce元素的高强韧性耐腐蚀X80RE管线钢，所述管线钢的化学成分中含有下列重量百分比的化学元素C0.030-0.055；Si0.15-0.25；Mn1.75-1.95；P≤0.012；S≤0.0025；Nb0.080-0.100；V0.020-0.030；Ti0.010-0.020；Mo0.25-0.35；Ni0.25-0.35；Cu0.25-0.35；Ce0.0050-0.0150。本发明在X80管线钢中添加了稀土Ce元素，能够提高管线钢的强度和低温韧性，增加腐蚀电化学反应阻力，提高耐腐蚀性能，适用于“西气东输”工程，有着广阔的应用前景。
文档编号C22C38/16GK103233163SQ20131015810
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月2日 优先权日2013年5月2日
发明者杨吉春, 曹晓恩, 杨昌桥 申请人:内蒙古科技大学