[發(fā)明專利]一種抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610026999.2
• 申請日: 2006-05-29
• 公開（公告）號: CN101082383A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷光虹;孫元寧
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: F16L9/02
• 分類號: F16L9/02;C22C38/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 樓仙英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油氣集輸用無縫管及其制造方法，特別是在含有濕潤的硫化氫等腐蝕環(huán)境條件下，屈服強(qiáng)度在510MPa以下的輸送管線用鋼。

背景技術(shù)

現(xiàn)有集輸管線管常用鋼種在不含硫化氫的條件下，一般采用20#碳鋼制造。隨著對油氣需求的不斷增加，普通不含硫化氫的油氣井的開發(fā)已經(jīng)滿足不了需要，由于油氣田鉆采條件日益苛刻，含硫油田的開發(fā)日益增多，井下面臨的腐蝕環(huán)境也越來越嚴(yán)酷，因此需要采用具有抗硫化氫腐蝕能力的材料。但是，由于抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管屬油井管產(chǎn)品中生產(chǎn)難度大、附加值高的產(chǎn)品，國內(nèi)基本不能生產(chǎn)。因此許多油田仍然采用不抗硫化氫腐蝕的20#碳鋼作為集輸管線使用，普遍存在嚴(yán)重的硫化氫腐蝕問題。每年因硫化氫腐蝕所產(chǎn)生的問題給油田造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

目前國內(nèi)外鋼管生產(chǎn)的廠家對油井到脫硫站使用的集輸管線管均采用20#鋼，在使用時壽命低而且容易造成安全事故，為解決抗硫化氫腐蝕問題，油田只能選擇Cr含量高的不銹鋼，成本很高。而20#鋼又不能抗硫化氫腐蝕，如果選擇抗硫化氫性能較好的Cr-Mo鋼或Mn-Mo合金鋼，其焊接性能較差。

常用的20#鋼成分為：含C：0.17～0.24％，Si：0.17～0.37，Mn：0.35～0.65，P≤0.35，S≤0.35。由于碳含量較高，組織偏析比較嚴(yán)重，大大降低了抗硫性能。另外，20#鋼的磷、硫含量較高，未經(jīng)鈣處理，夾雜物的數(shù)量較多，且夾雜物的形態(tài)為尖角形，極易造成應(yīng)力集中，也會降低抗硫性能。

中國專利號01136517.X公開的鋼主要通過加入2.0～2.50％Cr，0.30～0.40％Mo，0.3～0.7％A1，并通過調(diào)質(zhì)熱處理后，材料的力學(xué)性能滿足Rt0.2≥250MPa，Rm400-550MPa，δ5≥25％，HRB≤85。抗H₂S應(yīng)力腐蝕開裂性能可以承載80％Rt0.2，主要用于熱交換器的無縫鋼管；

中國專利號99116658.2的鋼主要通過在Cr、Al、Mo組合的合金鋼中添加烯土來提高鋼的性能，細(xì)化鋼的晶粒。

中國專利號00123185.5的鋼主要通過超低硫磷含量及控制軋制的方法來達(dá)到力學(xué)性能和抗硫性能。JP6340948A鋼是通過熱處理的手段來達(dá)到材料的機(jī)械性能和抗硫性能。????

抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管的生產(chǎn)難度在于其對抗氫致裂紋(HIC)性能和抗硫化氫應(yīng)力腐蝕(SSCC)性能有很高的要求。

影響普通低碳鋼材料HIC和SSCC性能的主要因素有碳當(dāng)量、夾雜物數(shù)量和形態(tài)、金相組織和偏析以及硬度等。碳當(dāng)量越高、夾雜物越多且形態(tài)越不規(guī)則、偏析越嚴(yán)重、硬度越高、金相組織越復(fù)雜，其抗硫性能越差。

夾雜物的數(shù)量和形態(tài)可以通過冶煉和鈣處理來控制。硬度和偏析一般需要通過降低碳當(dāng)量來控制。但是隨著碳當(dāng)量的降低，材料的強(qiáng)度也會降低。為保證在低碳當(dāng)量的條件下得到足夠的強(qiáng)度。在抗硫管線鋼板的生產(chǎn)中，均通過控軋控冷(TMCP)的方式，利用形變強(qiáng)化來提高強(qiáng)度。但是在無縫鋼管的生產(chǎn)中，由于最后的成品軋機(jī)變形量很小，不能采用TMCP方式，為保證強(qiáng)度，需提高材料的碳當(dāng)量。由于提高了碳當(dāng)量，高強(qiáng)度的熱軋無縫鋼管很難通過抗硫性能檢驗。為解決這一問題，許多廠家通過調(diào)質(zhì)熱處理的方式生產(chǎn)無縫抗硫集輸管。由于采用了淬火加回火的調(diào)質(zhì)熱處理方式，則可以采用低碳當(dāng)量的材料，且調(diào)質(zhì)熱處理后，材料的組織均勻性有了很大的提高，因此可以保證有較高的抗硫性能。

但是軋后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，相對于熱軋管而言，大大增加了生產(chǎn)成本，會降低產(chǎn)品的市場競爭力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管及其制造方法，在鋼管軋制過程中既不要控軋控冷，又不要隨后進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。在軋態(tài)交貨狀態(tài)下就可以保證油氣集輸用無縫管在達(dá)到350～500MPa屈服強(qiáng)度的同時又能滿足抗硫化氫腐蝕的要求，而且具有良好的焊接性能。

本發(fā)明的抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管的制造方法，經(jīng)過冶煉、鑄造得到的管坯，鋼在冶煉中經(jīng)過鈣處理，Ca/S≥1；得到的管坯經(jīng)環(huán)形加熱爐加熱后，經(jīng)穿孔機(jī)穿孔，然后在950～1050℃軋管，脫棒后進(jìn)入再加熱爐，在900～1000℃保溫后，進(jìn)入張力減徑機(jī)或延伸機(jī)軋后空冷制成成品管。

本發(fā)明的抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管，其成分質(zhì)量百分比為：

C：0.05～0.15

Si：0.1～0.4

Mn：0.5～1.5

Cu：0.1～0.4

Ni：0.1～0.4

V：0.01～0.1