[發明專利]高加載應力下抗SSCC性能優良L450MS管線鋼及其制造方法

在審

• 申請號: 202010765877.5
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111893401A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 孔祥磊;黃國建;黃明浩;張英慧;王楊;周敬
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/28;C22C38/26;C21D8/02
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本發明提供了一種高加載應力下抗SSCC性能優良L450MS管線鋼及其制造方法，該鋼的成分按重量百分比計如下：C 0.055％?0.075％、Si 0.15％?0.25％、Mn 1.50％?1.60％、Nb 0.045％?0.065％、Ti 0.008％?0.025％、Mo 0.06％?0.10％、Cr 0.11％?0.19％、Als 0.015％?0.045％、P≤0.010％、S≤0.001％、N≤0.004％、H≤0.0001％、O≤0.001％，余量為Fe和不可避免雜質。制造方法包括冶煉—連鑄—板坯清理—板坯加熱－軋制－超快冷+層流冷卻—卷取。應用本發明可滿足日益升級的高加載應力下抗HIC和抗SSCC檢驗要求,低溫斷裂韌性優異，?30℃下斷口剪切面積≥95％；?40℃下夏比沖擊功≥350J；符合當前酸性油氣田開發趨勢和需要，具備突出的經濟效益和良好的社會效益。

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，尤其涉及高加載應力下抗SSCC性能優良L450MS管線鋼及其制造方法。

背景技術

隨著認識的提高和技術的進步，長輸油氣管道的耐蝕問題日益受重視，特別是富含H₂S等腐蝕介質的酸性油氣資源，在輸送過程中產生的H原子不斷向鋼中滲透，在夾雜、帶狀組織等缺陷位置聚集形成H分子膨脹、擴展，同時與鋼管承受的應力交互作用造成管道斷裂、失效，從而引發重大事故。目前行業共識是當管道輸送介質中的 H₂S分壓大于300Pa時，須采用抗酸性管材。

在目前管線鋼國際通用標準API SPEC 5L或ISO 3183.3中，對酸性服役管線鋼的抗酸性檢驗包括2項：氫致開裂(HIC)和硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)。其中SSCC采用四點彎曲試樣，加載0.72 倍鋼管規定最小屈服強度的應力值，在持續通入H₂S氣體的飽和酸性溶液中浸入720小時，取出觀察試樣表面是否開裂或有裂紋。

目前國際上研制應用的主要鋼級為BMS-L450MS，最高鋼級為 L485MS，鋼級越高、規格越厚，HIC和SSCC的敏感性越大，開發難度越大。

已公開的國內外文獻中，抗SSCC檢驗加載應力一般采用0.72 倍或0.80倍鋼管規定最小屈服強度的應力值。但隨著對腐蝕問題研究的深入，加載0.80倍或更高實際屈服強度的應力值的抗SSCC檢驗更加符合發展趨勢。

以下是與本發明較接近的國內外相關文獻:

1)加拿大發明CA 2 289 084，Linepipe and structural steel produced byhigh speed continuous casting.合金設計為：C 0.015％-0.080％、 Si≤0.21％、Mn0.10％-1.0％、S≤0.008％、P≤0.025％、Nb 0.005％-0.15％、 Ti 0.015％-0.025％、Cr≤0.50％、Mo≤0.60％、Ni≤0.95％、Cu≤0.25％、 Ca≤0.005％、B≤0.0025％、Al≤0.063％、V≤0.007％，余量為Fe。該發明采用低錳設計，為彌補強度上的損失，加入了較多的Nb、Cr、Mo、Ni、Cu等貴重元素(多數合金含量已超標準上限)，合金成本很高且實用性不足，另外S、P含量控制要求低，不利于耐H₂S腐蝕控制。