[發明專利]一種低碳抗CO2正火態無縫管線管及其制造方法

有效

• 申請號: 201610025494.8
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105648337B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 陳弘浩;劉耀恒;許軻
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C21D8/10;C21D1/28
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及低碳管線管，具體涉及一種低碳抗CO₂正火態無縫管線管及其制造方法。

背景技術

在同時含有CO₂和H₂S的油氣開采環境中，對于材料抗CO₂腐蝕和抗H₂S的性能具有較高的要求。因此，在此種環境中使用的材料不但需要使用一些特定的合金元素來保證其抗CO₂腐蝕的能力，還要做到微觀組織的均勻細小，滿足其抗H₂S的要求。對于管線管產品來說，要同時滿足這兩種抗腐蝕需求，還要考慮材料的力學性能以及焊接性能，這是相當困難的。

近年來，對于245MPa及以上強度的管線管研究主要是采用Cr-Mo合金化，并且輔以一定含量的微合金元素，采用淬火+回火的調制熱處理方式以得到均勻的回火馬氏體組織，獲得較好的抗硫性能和力學性能。但是回火馬氏體組織在焊接方面存在一定缺陷，由于焊縫區域多為鐵素體+珠光體組織，焊縫和母材的組織差異容易在熱影響區形成溝槽腐蝕。

中國專利CN201010130911.8公開了一種超高強度抗H₂S和CO₂腐蝕無縫集輸管線管，是通過加入C、Mo、Cu、Ni、RE等元素提高材料的強度及韌性，并通過加入Cr來提高其抗腐蝕性能。

中國專利CN201410233997.5中公開了一種低碳當量高強度熱軋無縫管線管及其制造方法，通過添加C和適當的合金元素在控制C當量的同時得到X60及以上的強度級別，但該專利為普通低合金無縫管線管，Cr含量≤0.5％，抗腐蝕性能一般。

日本專利JP1996269623和JP1994336639公開了一種低Cr抗腐蝕集輸管線管。然而上述兩份專利中Cr含量小于1％，對于抗CO₂腐蝕的貢獻非常有限，不能滿足日益苛刻的油氣田腐蝕環境，也無法最大化 保證強度與抗腐蝕性能的平衡。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低碳抗CO₂正火態無縫管線管及其制造方法，在Pcm(冷裂紋敏感系數)值≤0.24的情況下，該管線管的屈服強度≥245MPa，-40℃全尺寸沖擊功＞200J，具有較高的低溫沖擊性能和優良的抗CO₂腐蝕、抗HIC性能、能力，可用于含有CO₂和H₂S的石油天然氣田的集輸、排污和放空管線。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種低碳抗CO₂正火態無縫管線管，其化學成分的質量百分比為：C：0.04～0.08％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.2～0.6％，N：0.01～0.02％；Cr：2.5～3％，V：0.06～0.1％，S≤0.004％，P≤0.02％，Al：0.01～0.1％，O≤0.01％，其余為Fe和不可避免的雜質，且上述元素需同時滿足如下關系：4≤V/N≤7，1≤(V+N)/C≤2.5，150≤Cr/N，且滿足Pcm＜0.24，Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。

進一步，所述無縫管線管的組織形態為鐵素體+珠光體組織。

所述無縫管線管的屈服強度≤245MPa，-40℃全尺寸沖擊＞200J，在60℃、1MPa CO₂分壓環境下均勻腐蝕速率≤0.26mm/a且無點蝕。

本發明的成分設計中：

C：C是保證強度和最終組織的重要元素，本發明中C含量小于0.04％時，難以與V、N形成C(N、V)析出，使得強度難以保證；另一方面難以形成足夠的珠光體骨架保證其抗CO₂腐蝕性能。而C含量大于0.08％后，Pcm難以控制在0.24以下，焊接后容易出現異常組織，影響材料的抗腐蝕性能。因此，本發明需要控制C含量為0.04～0.08％。

Si：Si是鋼中由脫氧劑而帶入的元素，其含量超過0.5％時，會顯著提高鋼的冷脆韌脆轉變溫度，因此應控制Si含量在0.5％以下，此外為了保證脫氧效果，需要保持Si在0.1％以上。