[發(fā)明專利]抗硫化氫腐蝕管線用鋼及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910033695.2
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101928885A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐國利;韓孝永;唐洪樂;齊志國;韓乃川;吳德潤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C21C1/02;C21C5/28;C21C7/072;C21C7/10;B22D11/00;C21D8/10;B21B37/74
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 何朝旭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管線鋼，尤其是一種抗硫化氫腐蝕管線用鋼，同時還涉及其生產(chǎn)方法，屬于管線鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

管道作為石油、天然氣等的主要運(yùn)輸載體，其運(yùn)行的安全性對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響有舉足輕重的作用。腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素，其中硫化氫應(yīng)力腐蝕是管線鋼腐蝕的重要形式之一，它不僅造成因穿孔而引起的油、氣、水等介質(zhì)的泄漏，而且往往會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡、環(huán)境污染以及油氣輸送中斷等事故。研究表明，這種腐蝕破壞主要因為金屬材料處在含硫化氫的介質(zhì)中，在電化學(xué)腐蝕過程中析出的氫進(jìn)入金屬材料內(nèi)部而產(chǎn)生階梯型裂紋，這些裂紋的生長發(fā)育最終使金屬材料發(fā)生開裂。隨著我國管道事業(yè)的高速發(fā)展，對管線鋼的性能提出了更高的要求，特別是要具有良好的抗硫化氫腐蝕性能。由于我國的天然氣產(chǎn)品中含有較高濃度的硫化氫，產(chǎn)生的硫化氫腐蝕更為嚴(yán)重，對管道用鋼的抗硫化氫腐蝕性能要求更高，所以生產(chǎn)具有優(yōu)良抗硫化氫腐蝕性能的管線用鋼具有重要意義。

檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請?zhí)枮?00580019466.5、名稱為“抗硫化物應(yīng)力腐蝕裂紋性優(yōu)異的低合金油井管用鋼”的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N適用于油井或氣井用的套管或管道的、抗硫化物應(yīng)力腐蝕裂紋性優(yōu)異的低合金油井管用鋼。該低合金油井管用鋼以質(zhì)量％計，含有C：0.2～0.35％，Si：0.05～0.5％，Mn：0.05～1.0％，P：0.025％以下，S：0.01％以下，Al：0.005～0.10％，Cr：0.1～1.0％，Mo：0.5～1.0％，Ti：0.002～0.05％，V：0.05～0.3％，B：0.0001～0.005％，N：0.01％以下，O(氧)：0.01％以下，Nb：0～0.1％，Ca：0～0.01％，Mg：0～0.01％以及Zr：0～0.1％。該鋼材中含Cr、Mo、B、Mg、Zr等元素，成本較高；另外，該項發(fā)明材料鋼中[C]及碳當(dāng)量較高，對提高鋼的成型性、焊接性、韌性和塑性不利，并且該鋼材的沖擊功數(shù)值未列出，雖然材料的強(qiáng)度級別較高，但研究表明，該鋼材的綜合機(jī)械性能需要改進(jìn)。

此外，申請?zhí)枮?0123185.5、名稱為“一種超低碳高韌性抗硫化氫用輸氣管線鋼”的中國專利申請公開了一種超低碳高韌性抗硫化氫用X65級輸氣管線鋼，它的主要化學(xué)成分(重量％)為C0.02～0.04％，Si0.15～0.35％，Mn1.4～1.6％，Nb0.03～0.05％，V0.02～0.04％，Mo0.2～0.4％，S＜0.0007％，P＜0.0030％，其余為鐵Fe。該鋼材中除含有較高的Mn元素外，還含有價格昂貴的Mo元素，合金成本較高；另外，其中C、S、P含量較低，也相應(yīng)地增加了冶金成本；分析可知，該鋼材的最大厚度為8毫米，如輸送高壓、高密度介質(zhì)，其強(qiáng)度和壁厚明顯不足，管道極易造成斷裂破壞，安全性差，且其延伸率較低，只有20.9-24.5％，加工成型性不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種屈服強(qiáng)度為550MPa級別的高強(qiáng)度、高韌性抗硫化氫腐蝕管線用鋼，同時給出其制造方法，該方法采用低碳、低硅及微合金化處理技術(shù)，并利用夾雜物形態(tài)控制和軋制控制冷卻技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，從而有助于保證本發(fā)明的鋼材在具有優(yōu)良抗硫化氫腐蝕性能的同時，具有高強(qiáng)度、高韌性、良好焊接性能、高性價比等優(yōu)良綜合性能。

為了達(dá)到以上目的，申請人通過反復(fù)試驗和不斷理論分析，設(shè)計出本發(fā)明的抗硫化氫腐蝕管線用鋼化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))如表1所示。

表1設(shè)計化學(xué)成分(％)

余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。

在本發(fā)明的抗硫化氫腐蝕管線用鋼中，各元素成分確定的緣由如下：

[碳]：提高碳含量，對提高鋼的室溫強(qiáng)度和中溫強(qiáng)度有利，但對鋼的塑性、韌性、成型性、可焊性均不利。隨著碳含量的增加，氫致裂紋敏感性增加，這是因為管線鋼中碳和碳當(dāng)量的增加會使鋼在熱軋狀態(tài)下生成對氫鼓泡敏感性最為有害的馬氏體組織，降低碳和碳當(dāng)量可以提高管線鋼的抗硫化氫腐蝕性能。故碳含量控制不宜過高。

[錳]：管線鋼中加入適量的Mn，可提高鋼管的淬透性，起到固溶強(qiáng)化作用，彌補(bǔ)低碳或者超低碳造成的強(qiáng)度下降。研究發(fā)現(xiàn)，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％-0.15％的熱軋鋼，Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1.6％以后，隨著Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，氫致裂紋長度增加，所以管線鋼Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般限定在0.8％-1.6％。

[硅]：降低硅含量，對提高鋼的成型性、焊接性、韌性和塑性有利，并可改善鋼的表面涂鍍性。