[發(fā)明專利]一種高抗HIC性能的X70級(jí)管線鋼及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711422742.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN108998746B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉靜;彭志賢;黃峰;程朝陽;胡騫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C21D8/02
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張火春

本發(fā)明涉及一種高抗HIC性能的X70級(jí)管線鋼及其制備方法。所述管線鋼的化學(xué)成分是：C為0.04～0.05wt％；Si為0.2～0.3wt％；Mn為1.1～1.2wt％；P為0.006～0.008wt％；S為0.0008～0.0015wt％；Cu為0.08～0.10wt％；Cr為0.2～0.25wt％；Ni為0.09～0.10wt％；Mo為0.1～0.12wt％；Nb為0.03～0.04wt％；V為0.02～0.03wt％；Ti為0.002～0.005wt％；Mg為0.002～0.005wt％；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。所述管線鋼的軋制溫度是：粗軋終軋為950～1050℃，精軋開軋為920～950℃，精軋終軋為860～890℃；馳豫終止為730～740℃，板坯返紅為400～430℃。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，所制制品的抗HIC性能高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于X70級(jí)管線鋼技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高抗HIC性能的X70級(jí)管線鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

氫致開裂(Hydrogen Induced Cracking，HIC)是管線鋼在酸性環(huán)境中腐蝕失效的主要形式之一。管線鋼在濕H₂S環(huán)境中發(fā)生氫致開裂，主要是由于S^2-和HS^-起到毒化劑的作用，促進(jìn)溶液在金屬表面產(chǎn)生吸附氫原子H_ads，吸附氫原子H_ads逐漸滲入鋼中成為溶解氫原子H_abs，溶解氫原子H_abs在鋼中的氫陷阱如夾雜物/基體界面、帶狀組織、位錯(cuò)、晶界等處聚集形成H₂產(chǎn)生氫壓，隨著聚集的H原子數(shù)量增加，當(dāng)氫壓超過某一臨界值時(shí)，便在鋼材內(nèi)部形成裂紋并隨氫壓的增大進(jìn)一步擴(kuò)展。

管線鋼作為油氣輸送的主要通道，被大量應(yīng)用到石油、天然氣的運(yùn)輸環(huán)節(jié)中。隨著全球海洋石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大批量具有優(yōu)越性能的海底石油管線鋼投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，這種管線鋼要長(zhǎng)期經(jīng)受海潮巨浪的沖擊，承受高壓、海水腐蝕和氫致開裂風(fēng)險(xiǎn)。一方面，隨著管線鋼朝著“富氣”的趨勢(shì)發(fā)展，即石油氣管線輸送不再進(jìn)行預(yù)脫水、脫H₂S處理，這愈發(fā)增加了管線鋼發(fā)生氫致開裂的可能性；另一方面，由于海底管線鋼往往采用陰極保護(hù)的方法抵抗海水腐蝕，管線鋼作為陰極將為氫原子在材料表面的聚集產(chǎn)生有利驅(qū)動(dòng)力，更進(jìn)一步加速了氫原子進(jìn)入到鋼中而產(chǎn)生氫致裂紋。

隨著管線鋼服役環(huán)境逐步朝向深海、大壁厚趨勢(shì)發(fā)展，海底用抗酸管線鋼的強(qiáng)度也逐步朝著更高級(jí)別的X70級(jí)管線鋼發(fā)展，因此，在對(duì)X70級(jí)管線鋼提出高強(qiáng)度要求的同時(shí)，也對(duì)其抗氫致開裂性能提出了更嚴(yán)格的要求。氫致開裂作為管線鋼主要的失效開裂形式之一，其影響因素也有很多。就鋼鐵材料本身而言，主要有鋼的成分、組織及非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)等因素。對(duì)某一特定牌號(hào)的管線鋼來說，除方法本身造成的缺陷因素外，影響材料抗氫致開裂的因素主要在于鋼中夾雜物。

現(xiàn)代冶金手段雖然能將X70級(jí)管線鋼中夾雜物數(shù)量降低到很低，但該方法成本較高，不適合大規(guī)模批量生產(chǎn)管線鋼。如“控制抗氫致開裂管線鋼中厚板非金屬夾雜物的方法”(CN102732666A)專利技術(shù)，公開了一種采用RH真空精煉的方法，控制鋼中夾雜物在0.5級(jí)以內(nèi)，且該發(fā)明專利提供的是X52級(jí)別的酸性環(huán)境用管線鋼，強(qiáng)度級(jí)別較低。以及“一種X70級(jí)抗酸性管線鋼中非金屬夾雜物的控制方法”(CN102676725A)專利技術(shù)，公開了一種通過保證合適的Ca/S比(1.2～5.0)來控制軋板中非金屬夾雜物的類型、數(shù)量和尺寸?？刂其摪逯械膴A雜物主要為CaO+Ca，該方法需要通過長(zhǎng)時(shí)間的精煉處理，增加了生產(chǎn)周期和成本。

“抗HIC性優(yōu)良的管線鋼及用該鋼材制造出的管線管”(CN1914341)專利技術(shù)，公開了一種通過控制鋼中TiN析出物尺寸來提高材料抗HIC能力的方法，該技術(shù)通過添加Cu和Ni等元素以阻止氫原子的進(jìn)入，但Cu元素的添加會(huì)造成Cu原子在晶界的偏析，對(duì)材料抗HIC性能造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容