[發(fā)明專利]海上石油平臺(tái)用高鋼級(jí)耐腐蝕的原料管坯

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010534233.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN102367555A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇誠德鋼管股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/44
• 分類號(hào): C22C38/44;C22C38/22
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼管的生產(chǎn)工藝，特別是一種海上石油平臺(tái)用高鋼級(jí)耐腐蝕鋼管的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

隨著我國石油天然氣開發(fā)力度的加大，新鉆井技術(shù)的采用以及原有鉆井技術(shù)的改進(jìn)，油氣井深度越來越深，采集油氣的石油平臺(tái)面臨著高溫高壓、高含H₂S、CO₂等共存的強(qiáng)腐蝕環(huán)境，從而造成油氣田多次發(fā)生井下油管斷裂，集氣干線泄露事故，致使許多油氣田井都在投產(chǎn)一年左右由于此類問題提前報(bào)廢，造成巨大損失。

在酸性油氣田上常見的腐蝕破壞通常分為兩種類型：一類為電化學(xué)反應(yīng)過程陽極鐵溶解導(dǎo)致的均勻腐蝕和局部腐蝕，表現(xiàn)為金屬設(shè)施與日俱增的壁厚減薄和點(diǎn)蝕穿孔等局部腐蝕破壞；另一類為電化學(xué)反應(yīng)過程陰極析出氫原子，進(jìn)入鋼中后，導(dǎo)致金屬構(gòu)件兩種不同類型的開裂，即硫化物應(yīng)力開裂和氫誘發(fā)裂紋（HIC），HIC常伴隨著鋼表面的氫鼓泡。HIC是一組平行于軋制面，沿著軋制方向的裂紋。HIC在鋼內(nèi)可以是單個(gè)直裂紋，也可是是階梯狀裂紋，還包括鋼表面的氫鼓泡。HIC極易起源于棱形、兩端尖銳的MnS夾雜，并沿著碳、錳和磷元素偏析的異常組織擴(kuò)展，也可以產(chǎn)生于帶狀珠光體，沿帶狀珠光體和鐵素體間的相界擴(kuò)展。

隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，H₂S對(duì)石油平臺(tái)的腐蝕是油氣井生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的問題，它溶于水后具有很強(qiáng)的腐蝕性，不僅會(huì)導(dǎo)致金屬材料突發(fā)性的硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，而且H₂S的毒性也嚴(yán)重威脅著人身安全。國內(nèi)外在廣泛研究了H₂S對(duì)無縫鋼管的腐蝕機(jī)理、特征及影響因素的基礎(chǔ)上，提出了預(yù)測H₂S腐蝕環(huán)境下無縫鋼管腐蝕速率的各種數(shù)值模擬計(jì)算方法，形成了使用耐腐蝕合金管材、涂鍍層管材、注入緩蝕劑、陰極保護(hù)等系列防腐蝕技術(shù)。然而，由于不同防腐技術(shù)在防腐效果、成本、作業(yè)的難易程度和相關(guān)鋒線上都有所不同，因此，一個(gè)油氣田采用的防腐技術(shù)不同，其防腐費(fèi)用及效果差異也很大。過去，油氣田在決定采用何種防腐技術(shù)時(shí)，主要考慮能否有效地解決無縫鋼管腐蝕問題，且初期投資要少，沒有或很少從油氣田整體開發(fā)的角度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。然而“高效經(jīng)濟(jì)”是油氣田開發(fā)的原則。因此不論采用何種防腐技術(shù)都要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，使油氣田在開發(fā)期限內(nèi)投入的總費(fèi)用最少，而不是一時(shí)期內(nèi)費(fèi)用最少或效果最好。因此，有必要對(duì)H₂S腐蝕環(huán)境下各種防腐蝕技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而優(yōu)選出適合油氣田開發(fā)的防腐技術(shù)，從而開發(fā)防腐蝕平臺(tái)用無縫鋼管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于為海上石油平臺(tái)提供一種耐腐蝕的專用原料管坯。

本發(fā)明的各化學(xué)元素的質(zhì)量百分比分別為：C?0.28～0.33%；Si?0.15～0.35%；Mn?0.40～0.60%；P≤0.015%；S≤0.010%；Cr?0.90～1.10%；Mo?0.15～0.25%；Ni≤0.20%；Cu≤0.20%；N?0.002%～0.008%；余量為Fe。

C是穩(wěn)定奧氏體的元素，隨著含C量的增高，合金的強(qiáng)度會(huì)增加，但容易出現(xiàn)碳化物偏析，使偏析區(qū)的硬度同周圍組織出現(xiàn)差異，導(dǎo)致HIC腐蝕，故含碳量的增加不利于抗硫化氫腐蝕；但含碳量降至0.01%，或更低時(shí)，則會(huì)增大HIC敏感性。

Mn為奧氏體形成元素，既溶于鐵素體使之強(qiáng)化，又溶于滲碳體，可取代部分鐵原子形成復(fù)合碳化物，且其在滲碳體中的濃度大于在鐵素體中的濃度，具有固溶及細(xì)晶化作用。Mn與S結(jié)合形成MnS，會(huì)降低鋼的的脆性轉(zhuǎn)變溫度，為良好的除硫及脫氧劑。因此本發(fā)明將Mn含量控制在0.40%～0.60%，可使相變溫度進(jìn)一步降低。

Mo可促進(jìn)鋼的鈍化，提高鋼在硫酸鹽酸及部分有機(jī)酸中的耐蝕性及鋼的抗點(diǎn)蝕能力，熱處理時(shí)，鉬有效推遲高溫轉(zhuǎn)變，抑制鐵素體的形成，細(xì)化晶粒，且使Nb（C、N）沉淀減少。在高溫回火時(shí)，鉬能抑制磷等雜質(zhì)在晶界偏聚而導(dǎo)致的脆性現(xiàn)象，使殘留奧氏體降至最低，從而形成未回火的馬氏體，利于增強(qiáng)基體抗硫化氫腐蝕性能。

本發(fā)明降低鋼管中S和MnS等非金屬夾雜物的含量并控制其形態(tài)，降低C含量及易偏析的Mn、P等元素的含量，由于采用以上鋼管組分，本發(fā)明可從根本上解決現(xiàn)有普通鋼管的缺陷，抗H₂S腐蝕，提高了抗均勻腐蝕和局部腐蝕的能力，防止出現(xiàn)硫化物應(yīng)力開裂和氫誘發(fā)裂紋，完全適應(yīng)于海上高溫高壓、高含H₂S、CO₂等共存的強(qiáng)腐蝕環(huán)境，從而避免油氣田發(fā)生井下油管斷裂和集氣干線泄露的事故發(fā)生。

具體實(shí)施方式