[發明專利]一種海底服役氫氣輸送用無縫鋼管及制備方法

在審

• 申請號: 202310072370.5
• 申請日: 2023-02-07
• 公開（公告）號: CN116103568A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 文玉成;張哲平;劉金海;朱海濤;趙曉林;李凱;徐博;武志強;魏進利;張然;安健波;許金玲
• 申請（專利權）人: 天津鋼管制造有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/50;C22C38/06;C22C38/00;C22C38/54;C22C33/04;C21D9/08;B23P15/00
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 張文華

本發明涉及一種海底服役氫氣輸送用無縫鋼管，化學元素質量百分含量分別為：C：0.08％～0.14％；Si：0.20％～0.40％；Mn：0.80％～1.35％；P：≤0.015％；S：≤0.003％；Ni：≤0.10％；Cr：0.08％～0.20％；Mo：≤0.10％；Cu：≤0.15％；Nb:0.01％～0.04％；V:0.01％～0.04％；Ti:0.01％～0.04％；Al：0.015％～0.045％；N:0.003％～0.010％；B：≤0.0005％；H：≤0.0001％；其余為Fe及雜質；本發明制造成本低，成材率高，力學性能優良,抗氫腐蝕性能和抗海水腐蝕性能優異。

技術領域

本發明屬于無縫鋼管制造技術領域，尤其涉及一種海底服役氫氣輸送用無縫鋼管及制備方法。

背景技術

氫氣作為最輕的氣體，無色無味，易揮發，在空氣中爆炸極限為4.1％～75.0％(體積)，水是唯一的燃燒產物。在加熱或有催化劑存在的條件下，氫氣非常活潑，很容易與多種物質發生化學反應。氫能是典型的清潔能源，無污染，熱值高，資源豐富，被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，可以廣泛應用于化工、機械、電子、輕工、航空等諸多領域，氫燃料電池和氫能汽車受到越來越多國家的重視。

氫能要得到廣泛應用，勢必需要完成大規模、長距離的氫氣輸送工作。氫氣爆炸極限很寬，易燃易爆，屬于危險品，必須采用安全可靠的技術和裝備。持續、大量運氫主要采用長距離管道輸送方式，輸氫管道可輸送純度為99.5％的氫氣，與公路運輸相比，利用管道將大大降低企業運行成本，經濟性、環保性均有明顯的優勢。

氫氣具有腐蝕性、氫脆和氫致開裂等特點，氫脆對鋼材的強度較為敏感，鋼級強度越高，越容易發生氫脆。氫氣輸送無縫鋼管，除要求其具有相應的強度、沖擊性能和焊接性能之外，還要求其具有耐氫損傷的能力。目前國內氫氣長輸管道線路用管設計技術尚屬空白，均是參照天然氣管道或工業管道進行設計，低壓運輸多采用20、15CrMo鋼種設計，存在氫脆和氫致裂紋的風險。關于氫氣輸送管線管，且適用于海底輸送的管線管成分設計、制造方法、質量檢驗等方面，也同樣缺少相關專業論述。

發明內容

本發明的目的在于提供一種經濟型海底服役氫氣輸送用無縫鋼管；第二個目的在于提供一種海底服役氫氣輸送用無縫鋼管的制造方法；有利于為氫氣的長距離輸送提供安全可靠的管道，解決氫氣輸送過程中的腐蝕問題；該管線管的合金成分體系簡單，制造成本低，成材率高，力學性能優良，抗氫腐蝕性能和抗海水腐蝕性能優異。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種海底服役氫氣輸送用無縫鋼管，所述無縫鋼管中的化學元素質量百分含量分別為：

C：0.08％～0.14％；Si：0.20％～0.40％；Mn：0.80％～1.35％；P：≤0.015％；

S：≤0.003％；Ni：≤0.10％；Cr：0.08％～0.20％；Mo：≤0.10％；Cu：≤0.15％；Nb:0.01％～0.04％；V:0.01％～0.04％；Ti:0.01％～0.04％；Al：0.015％～0.045％；N:0.003％～0.010％；B：≤0.0005％；H：≤0.0001％；其余為Fe及不可避免的雜質，碳當量CEIIW≤0.34％，CEpcm≤0.22％。

一種海底服役氫氣輸送用無縫鋼管的制備方法，包括如下步驟：

煉鋼工藝：EAF電爐、LF精煉爐、VD真空爐、CCM連鑄得到管坯；采用優質廢鋼、海綿鐵、鐵水為原料，鐵水兌入比例不低于40％；精煉全程吹氬氣，二次造渣脫硫；VD處理時間≥18min，高真空時間≥10min，工作真空度≤0.5Torr；上連鑄前喂Ca-Si絲80m～150m，喂絲后鋼水弱攪拌≥4min；連鑄二冷區拉坯矯直溫度≥930℃，連鑄末端電磁攪拌，切割后連鑄坯入坑緩冷堆冷≥24小時；