本发明涉及一种具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板及其制造方法，属于钢铁材料制造。
背景技术：
1、氢致开裂（hydrogen induced cracking, hic）是钢材在含氢（如高浓度硫化氢h2s）介质环境中普遍面临的腐蚀与开裂问题。这些问题会导致钢材内部产生裂纹，严重降低储运结构的安全性。抗hic管线钢因其出色的抗氢致开裂性能而被广泛应用于含硫化氢的油气输送管道。目前，已批量应用的抗hic管线钢主要是x52ms至x65ms级别。随着石油和天然气工业的发展，对长距离高压含氢油气管线的需求日益增长，对更高强度、更高韧性和更大壁厚的抗hic管线钢需求也在上升。
2、为了提高钢材在潮湿酸性介质下的抗裂纹性能，关键在于消除促进氢致裂纹形核与扩展的因素。这包括在冶炼阶段提高钢液的洁净度，减少磷（p）、硫（s）等有害杂质含量，并优化非金属夹杂物的成分、尺寸及形态。在浇铸阶段，应提升板坯的均匀化，特别是减少板坯中心偏析程度，并在轧制阶段尽可能消除由偏析引起的带状微观组织。然而，提升这些抗酸管线钢性能面临技术挑战，如需要添加更多合金元素、采用更厚板坯以及采用更强的轧制后冷却强度，这可能导致更严重的中心偏析，从而影响关键的抗hic性能。
3、例如，针对x70ms级别管线钢开发，专利cn113846268a公开了一种x70ms抗酸管线钢板及其制备方法，其管线钢板的厚度规格范围10-20mm、屈强比低于0.88，-30 ℃温度落锤试样（drop weight tear test, dwtt）中，剪切面积大于90%，尽管在抗hic管线钢的生产上取得了一定进展，但仍存在一些局限性，特别是，该技术生产的钢材厚度规格受限，且在低温条件下的韧性表现不足，这可能会影响到材料在极端气候条件下的应用性能。专利cn102330032a则关注于一种耐酸性x70ms级螺旋埋弧焊管，该焊管具有高强度和优异的耐酸性，适用于输送酸性油气介质，但是由于成本较高，限制了其在长距离输送管线中的广泛应用，尤其是在成本敏感型项目中。专利cn108998746b公开了一种x70级别抗hic管线钢及其控制轧制与控制冷却的方法，虽然技术上具有创新性，但轧制工艺的复杂性和狭窄的工艺窗口可能导致生产过程中的性能合格率不高，这不仅影响了生产的效率，也可能增加整体的生产成本。
4、因此为了应对抗hic管线钢升级面临的技术挑战，必须在合金成分、夹杂物控制、显微组织均匀化设计与控制方法上进行更为精细的优化调整。
技术实现思路
1、本发明提供一种具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板及其制造方法，获得大壁厚管线钢高强度、高韧性与优异抗hic性能的可靠质量，为高h2s酸性油气输送提供优质安全的管线钢。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板，针对壁厚 ≥30mm的钢板，其化学成分按重量百分比计包括以下成分：c：0.04-0.08%，si：0.10-0.40%，mn：0.60-1.20%，ni：0.15-0.50%，cr：0.15-0.50%，mo：0.05-0.30%，cu：0.15-0.50%，nb：0.020-0.080%，v：0.005-0.04%，ti：0.008-0.020%，ca： 0.003-0.006%，mg：0.002-0.008%，al：≤ 0.005%，p：≤0.01%，s：≤0.002%，其余为fe和不可避免的杂质；
4、同时，设计ca/s ≥ 2.0，mg/al ≥1.0，偏析敏感指数满足(c+mn/6) × tslab × eδt/tliq ≤ 65，其中， tslab为钢板板坯厚度，δt为浇铸时钢液过热度，tliq为浇铸时液相线温度；
5、进一步的，针对壁厚 ≥30mm的钢板，具体包括以下步骤：
6、步骤s1：对铁水进行预脱硫处理，再经过转炉吹炼、lf精炼处理以及rh真空精炼处理后，喂入ca-si复合包芯线进行钙处理，在lf精炼处理初期向钢水中加入包含镁合金的钢块，使钙处理后钢液中mg/al ≥ 1.0、ca/s ≥ 2.0，完成氧化物和硫化物夹杂的改性；
7、步骤s2：对步骤s1中改性后的钢水实施连铸工序，设定钢液过热度≤25 ℃，全程氩气、保护渣保护浇铸，得到厚度为200-320 mm的连铸板坯，连铸板坯中a类硫化物、b类氧化铝、c类硅酸盐、d类球状氧化物的非金属夹杂物满足预设夹杂物等级要求；
8、在连铸末端采用多辊动态轻压下，使连铸板坯中心偏析达到预设评级标准；
9、步骤s3：将连铸板坯送入步进炉，在步进炉中将连铸板坯逐段加热至1150-1230℃，继续将连铸板坯在温度均匀化区域保温1-3h，使得nb碳氮化物析出颗粒nb(cn)在奥氏体中得到充分溶解；
10、步骤s4：从步进炉推出连铸板坯，采用高压水除去表面氧化铁皮，在1050-950 ℃的高温区进行第一阶段控制轧制，设定轧制平均单道次压下量，变形奥氏体充分再结晶，轧制至中间坯厚度为成品目标厚度的3-5倍；
11、步骤s5：将中间坯放置在待温辊道上进行降温，待温度至800-880 ℃内进行第二阶段控制精轧，直至钢板轧制到成品目标厚度；
12、步骤s6：对经过步骤s5控制轧制后的钢板进行高密度集管层流水加速冷却，控制冷速 ≥20℃/s，终冷温度为250-350 ℃，返红温度为350-450℃，通过水量与辊速配合，控制钢板内相变组织为细晶针状铁素体与贝氏体的均匀复相组织，同时控制钢板上下表面及长宽方向的冷却均匀性；
13、步骤s7：根据经过步骤s6冷却后钢板的尺寸、板形，采用多辊矫直机进行动态压下矫直，直至钢板平直度达到预设值；
14、进一步的，步骤s1中，对铁水进行预脱硫处理时，将镁脱硫剂与铁水充分混合反应，使得铁水中s≤0.002%，混合反应的铁水温度 ≥1300 ℃；
15、将预脱硫后铁水倒入转炉，并加入预先配置的fe-mn、fe-ni、fe-cr、 fe-cu铁合金料，用顶-底氧枪进行复合吹氧精炼，处理时间为25-30 min；
16、lf精炼处理以及rh真空精炼处理的时间均设定为20-30 min；
17、lf精炼处理初期加入的镁合金钢块在钢液下沉过程中汽化，与钢液中的氧反应形成mgo夹杂，mgo夹杂在吹氩搅拌过程中被吸入保护而去除；
18、钙处理时喂入的ca-si复合包芯线长度为150-300m；
19、进一步的，步骤s2中，设定连铸中包钢液温度过热度为15-25 ℃，连铸板坯中a类硫化物、b类氧化铝、c类硅酸盐、d类球状氧化物的非金属夹杂物满足的夹杂物等级要求为：a≤0 5、b≤0.5、c≤0.5、d≤0.5；
20、在连铸末端采用的多辊动态轻压下，将连铸板坯厚度压下20-50 mm，使板坯中心偏析达到mannesmann评级二级标准；
21、进一步的，步骤s3中，控制奥氏体晶粒尺寸为30-100 μm；
22、进一步的，步骤s4中，高温区进行第一阶段控制轧制时，设定轧制平均单道次压下量 ≥30mm；
23、进一步的，步骤s5中，第二阶段控制精轧时，设定累积压下量为67%-80%；
24、进一步的，步骤s7中，使用多辊矫直机进行动态压下矫直，使钢板平直度 ≤ 6mm/2 m；
25、进一步的，通过权利要求2-8任一所述制造方法得到的成品钢板显微组织中，针状及多边形铁素体体积百分比为75-90%，粒状贝氏体体积百分比为5-23%，岛状马氏体-奥氏体组元体积百分比为2-5%。
26、通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
27、1、本发明提供的具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板，在针对壁厚 ≥30mm的钢板的化学成分设计时，精确控制关键合金添加量，以实现高强度、高韧性以及优异抗氢致开裂性能的平衡；合理添加微合金化元素，以细致晶粒与发挥析出强化作用；严格控制有害元素p、s，添加适量mg和ca及添加顺序，以有效细化夹杂物尺寸、改变夹杂物成分，并球化其形态，避免轧制形成长条状夹杂物；
28、2、本发明提供的具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，基于低偏析化学成分与板坯厚度设计，结合精炼工艺、夹杂物调控、微合金化、低偏析连铸、控制轧制、控制冷却的系列技术工艺方法，获得大壁厚管线钢高强度、高韧性与优异抗hic和ssc性能的可靠质量，为高h2s酸性油气输送提供优质安全的管线钢。
1.一种具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板，其特征在于：针对壁厚 ≥30mm的钢板，其化学成分按重量百分比计包括以下成分：c：0.04-0.08%，si：0.10-0.40%，mn：0.60-1.20%，ni：0.15-0.50%，cr：0.15-0.50%，mo：0.05-0.30%，cu：0.15-0.50%，nb：0.020-0.080%，v：0.005-0.04%，ti：0.008-0.020%，ca：0.003-0.006%，mg：0.002-0.008%，al：≤0.005%，p：≤0.01%，s：≤0.002%，其余为fe和不可避免的杂质；
2.根据权利要求1所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，针对壁厚≥30mm的钢板，其特征在于：具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：步骤s1中，对铁水进行预脱硫处理时，将镁脱硫剂与铁水充分混合反应，使得铁水中s≤0.002%，混合反应的铁水温度 ≥1300 ℃；
4.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：步骤s2中，设定连铸中包钢液温度过热度为15-25 ℃，连铸板坯中a类硫化物、b类氧化铝、c类硅酸盐、d类球状氧化物的非金属夹杂物满足的夹杂物等级要求为：a≤0 5、b≤0.5、c≤0.5、d≤0.5；
5.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：步骤s3中，控制奥氏体晶粒尺寸为30-100 μm。
6.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：步骤s4中，高温区进行第一阶段控制轧制时，设定轧制平均单道次压下量 ≥30mm。
7.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：步骤s5中，第二阶段控制精轧时，设定累积压下量为67%-80%。
8.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：步骤s7中，使用多辊矫直机进行动态压下矫直，使钢板平直度 ≤ 6 mm/2 m。
9.根据权利要求2所述具有优异抗hic性能的大壁厚管线用钢板的制造方法，其特征在于：通过权利要求2-8任一所述制造方法得到的成品钢板显微组织中，针状及多边形铁素体体积百分比为75-90%，粒状贝氏体体积百分比为5-23%，岛状马氏体-奥氏体组元体积百分比为2-5%。
