[發明專利]管線用無縫鋼管及其制造方法

無效

• 申請號: 200680037891.1
• 申請日: 2006-08-22
• 公開（公告）號: CN101287852A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 小林憲司;大村朋彥;近藤邦夫;荒井勇次;久宗信之
• 申請（專利權）人: 住友金屬工業株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C21D8/10;C21D9/08;C22C38/12;C22C38/58
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及具有優良的強度、韌性、耐腐蝕性的管線用無縫鋼管。本發明涉及的無縫鋼管，不僅具有API(美國石油協會)規格規定的X80級的強度，具體地說，就是具有80～95ksi(屈服強度551～655MPa)的強度，并且具有良好的韌性和耐腐蝕性，特別是，即使在低溫下也具有良好的耐硫化物應力裂紋性。因此，該無縫鋼管作為管線用的高強度、高韌性的厚壁無縫鋼管，尤其適宜在低溫環境下使用，例如可以用作寒冷地域使用的管線鋼管以及海底出油管道用鋼管或立管用鋼管。

背景技術

近年來，由于位于陸地和水深約500米為止的淺海區域的油田的石油、天然氣資源逐漸枯竭，導致海面下1000～3000米的深海海底油田的開發日益活躍。在深海油田中，需要采用被稱為出油管道和立管的鋼管，將原油和天然氣從設在海底的油井、天然氣井的坑口輸送到海面上的平臺。

在構成鋪設在深海中的出油管道或立管的鋼管內部，除了承受深的地層壓之外，還要承受高壓的內部流體壓，另外，停止作業時還有受到深海的海水壓的影響。構成立管的鋼管，還要承受波浪導致的反復應變的影響。在深海中，海水溫度一般下降到4℃左右。

這里所謂的出油管道是指沿著地表或海底面的地勢鋪設的輸送用鋼管，立管是指從海底面立起通到海上平臺為止的輸送用鋼管。用于深海油田時，這些鋼管的厚度通常需要達到30mm以上，實際上一般使用的是40～50mm的厚壁管。由此也可以看出出油管道和立管都是在嚴酷條件下使用的構件。

近年來開發的深海油田和油氣田的生產流體多數含有腐蝕性的硫化氫。在這種環境中，高強度鋼會發生被稱為硫化物應力裂紋(Sulfide?StressCracking，SSC)的氫致脆化，從而導致鋼管的破壞。迄今為止，一般認為SSC感受性在常溫下變為最高，一直在常溫環境下實施對耐SSC性進行評價的耐腐蝕性試驗。但現在知道，實際上硫化物應力裂紋感受性在4℃左右的低溫環境中高于常溫環境，導致更加容易產生裂紋。

因此，用于出油管道和立管的管線用鋼管，不僅應該具有高強度、高韌性，還需要其在含有硫化物的環境下具有高的耐腐蝕性。在這種用途中，為了確保高可靠性，不能采用焊接鋼管，而應采用無縫鋼管。

現有的管線用鋼的耐腐蝕性，一直將重點放在防止氫致裂紋(Hydrogen?Induced?Cracking，HIC)，即耐HIC性上。即使在迄今為止公開的超過X80的強度的耐腐蝕性管線用鋼管中，也多強調的是耐HIC性。例如，在特開平09-324216號公報、特開平09-324217號公報以及特開平11-189840號公報中，公開了具有優良的耐HIC性的X80級的管線用鋼。在這些材料中，通過對鋼中的夾雜物進行控制和提高淬火性，使鋼的耐HIC性得到提高。但是，關于耐SSC性，不用說低溫下的耐SSC性，就連常溫下的耐SSC性也沒有進行研究。

如上所述，隨著深海油田和油氣田的不斷開發，用作出油管道和立管的管線用鋼管的耐SSC性變得日益重要。在深海油田和油氣田那樣的低溫環境中，高強度鋼的SSC感受性升高，尤其是在屈服強度(YS)為80ksi(551MPa)以上的高強度鋼中，SSC感受性升高到不能忽視的程度。因此，在由X80以上的高強度鋼組成的管線用無縫鋼管中，要求改善其耐SSC性。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種具有高強度和穩定的韌性，以及良好的耐SSC性，特別是在包括低溫環境在內的評價中具備良好的耐SSC性的管線用無縫鋼管及其制造方法。

本發明的發明人員，針對各種鋼材在常溫和低溫下的SSC感受性進行了調查，結果發現所有的材料在低溫下都表現出高于常溫的SSC感受性。從該結果可知，在迄今為止的謀求改善常溫下的耐SSC性的材料設計中，在低溫下不能獲得良好的耐SSC性，為了改善低溫下的耐SSC性，需要設計出新的材料，基于這種想法進行研究的結果，確定出不僅在常溫下，而且在低溫下也能表現出良好的耐SSC性的材料的化學組成及微觀組織。

在選擇提高淬火性的化學組成，再為了通過淬火實現高強度化而加快冷卻速度的迄今為止的高強度低合金管線用鋼中，即使可以改善常溫下的耐腐蝕性，特別是耐SSC性，也不能改善低溫環境下的耐腐蝕性。因此，以改善低溫下的耐腐蝕性為目的，對鋼的化學組成、冷卻速度的影響進行了調查，結果發現通過添加Mo使淬火性和回火軟化阻抗上升，而且使冷卻速度下降，由此產生貝氏體-馬氏體二相組織，使低溫下的耐SSC性得到飛躍性提高。