CN104694821A

CN104694821A - 一种含v抗h2s腐蚀l360qs无缝管线管及其制备方法

Info

Publication number: CN104694821A
Application number: CN201510117775.1A
Authority: CN
Inventors: 陈坤; 崔邛; 蒋世川; 欧洋; 王俊; 苏雄杰
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2015-06-10

Abstract

本发明涉及一种含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管及其制备方法。无缝钢管的化学成分按重量百分比为C 0.08～0.12％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.10～1.25％、V 0.020～0.045％、Al 0.02～0.05％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Mo≤0.10％、Nb≤0.01％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％、P≤0.015％、S≤0.002％、N≤0.010％，余量为Fe、残余元素和杂质，且Nb+V≤0.06％，Nb+V+Ti≤0.12％。其具体性能HIC：CLR＝0，CTR＝0，CSR＝0；SSC：加载名义屈服强度90％，NACE TM 0177A溶液浸泡720h无开裂；夏比V型冲击韧性：-50℃横向全尺寸夏比冲击功≥200J；-50℃纵向全尺寸夏比冲击功≥220J。完全满足搞酸性油气输送之用。

Description

一种含V抗H2S腐蚀L360QS无缝管线管及其制备方法

技术领域

本发明属于无缝钢管生产领域，涉及一种含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管及其制备方法。

背景技术

抗H₂S腐蚀无缝管线管是高技术含量的产品，随着石油天然气资源的不断开采，酸性油气田不断增加，H₂S含量越来越高，H₂S导致金属材料突发性的硫化物应力开裂，硫化物应力腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素，其中硫化氢应力腐蚀是油气输送管线管腐蚀的重要形式之一，它不仅造成因穿孔而引起的油、气、水等介质的泄漏，而且往往会造成重大的经济损失、人员伤亡、环境污染以及油气输送中断等事故。这种腐蚀破坏主要因为金属材料处在含硫化氢的介质中，在电化学腐蚀过程中析出的氢进入金属材料内部而产生阶梯型裂纹，这些裂纹的生长发育最终使金属材料发生开裂，因此对高含硫油气输送的管线管质量要求越来越高。

国内外目前生产此类抗腐蚀管线管，在钢种成分设计上一般都采用Nb+V或Nb+V+Ti等两种或两种以上的元素组合来进行微合金化，使其性能很好地满足抗腐蚀的要求；但生产成本高，是通过配加高价格合金元素Nb而实现的，不能经济地生产抗H₂S腐蚀厚壁管线钢。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

本发明一方面提供了一种含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的制备方法，该方法的具体步骤包括：冶炼管坯，其化学成份按重量百分比为C 0.08～0.12％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.10～1.25％、V 0.020～0.045％、Al 0.02～0.05％、其余为Fe、残余元素和杂质；

残余元素中：Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Mo≤0.10％、Nb≤0.01％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％；

且Nb+V≤0.06％，Nb+V+Ti≤0.12％；杂质中P≤0.015％、S≤0.002％、N≤0.010％。

钢中加入0.020～0.045％的钒，形成V(C，N),在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，在轧制过程中能抑制奥氏体的再结晶并阻止晶粒长大，从而起到细化铁素体晶粒、提高钢的强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗H2S腐蚀能力。

具体制坯控制：

电炉冶炼，钢水终点控制C≥0.04％、P≤0.010％；LF精炼炉精炼和VD真空处理，LF精炼炉精炼结束后加入50TiFe0.5kg/t，喂Ca-Si丝0.25～0.35kg/t；VD真空处理后喂Ca-Si丝0.25～0.35kg/t，并将钢水Al含量控制在0.02～0.05％，出钢温度控制在1590～1605℃；连铸机浇注，中间包温度为1530～1555℃；连铸坯清理。

轧管控制：合格连铸坯经环形炉加热、穿孔和终轧制管。连铸坯出环形炉温度：1220～1250℃，终轧温度：850～950℃。

环形炉加热是无缝钢管生产的第一环节，环形炉加热质量直接影响到穿孔机负荷、穿孔质量乃至最终成品钢管的质量，其能耗和氧化烧损直接影响钢管的成本。适宜的环形炉加热温度有利于控制钢坯在理想的变形温度区间轧制，降低变形抗力和穿孔机、轧机负荷，提高成品钢管表面质量、尺寸精度和性能，且有利于控制能耗和烧损，降低生产成本。过高的环形炉加热温度不但会造成能耗和烧损增加，成本升高，成材率降低，而且容易导致成品钢管氧化严重、表面质量差、晶粒粗大、影响钢管的强度和韧性，加热温度更高时甚至出现过热、过烧，导致钢坯、钢管整支报废；而过低的环形炉加热温度容易导致穿孔机、轧机负荷增加，轧卡、包棒和钢管表面缺陷。

控制终轧温度在适宜的范围内有利于获得均匀的组织，抑制最终变形后的晶粒长大，得到理想的性能，提高轧管机组作业效率，降低能耗，降低成本。终轧温度过高容易导致晶粒粗大，强韧性能差且氧化严重，表面质量差；而终轧温度过低容易产生明显的变形组织，导致强韧性能不佳；过高或过低的终轧温度都将影响成品钢管的尺寸精度。对于目前大规模使用的连轧机组，其环形炉加热温度、轧制节奏和终轧温度等参数都是互相影响的，只有合理配置并严格控制这些参数才能达到成品钢管组织优良、性能均匀稳定、生产效率高、成本低的目标。

热处理：采用淬火+回火热处理工艺，淬火介质为水，淬火温度：900～920℃，回火温度：560～630℃。

淬火温度的选择主要考虑该温度下钢的完全奥氏体化以便得到理想的淬火组织，通常选择该钢种AC3以上30～50℃作为淬火温度，过高的淬火温度将导致钢管晶粒粗大、性能恶化和表面质量差等问题，且烧损增加和能耗增加也不利于控制成材率和生产成本；过低的淬火温度容易导致淬透性差，组织中出现未溶铁素体，影响强度性能。回火温度的选择主要考虑通过回火得到最佳的显微组织，达到强度、韧性和抗腐蚀性的最佳搭配。过高的回火温度容易导致强度偏低，更高时甚至出现黄块马氏体等两相区组织，严重影响性能；过低的回火温度容易导致碳化物析出不充分，强度过高而冲击韧性偏低，强度过高时裂纹敏感性也将提高，对抗腐蚀性能也有不利影响。

进一步的，所述的抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的制备方法，管坯的化学成分按重量百分比为C 0.09～0.11％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.15～1.22％、V 0.030～0.040％、Al 0.025～0.035％、P≤0.010％、S≤0.001％、N≤0.080％，余量为铁和杂质。

本发明的另一方面，还提供了一种含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管，其化学成份按重量百分比为C 0.08～0.12％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.10～1.25％、V 0.020～0.045％、Al 0.02～0.05％、其余为Fe、残余元素和杂质；残余元素中：Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Mo≤0.10％、Nb≤0.01％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％；且Nb+V≤0.06％，Nb+V+Ti≤0.12％；杂质中P≤0.015％、S≤0.002％、N≤0.010％。

该钢的冷裂纹系数CE_Pcm≤0.20％，其中，CE_Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20 +Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

该钢的碳当量CE_IIW≤0.37％，CE_IIW＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。

进一步的，该含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管化学成份按重量百分比为C0.09～0.11％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.15～1.22％、V 0.030～0.040％、Al 0.025～0.035％、P≤0.010％、S≤0.001％、N≤0.080％余量为铁和杂质。

进一步的，该含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的屈服强度：≥400Mpa，抗拉强度：≥500Mpa，屈强比：≤0.90。

进一步的，该含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的HIC：CLR＝0，CTR＝0，CSR＝0；SSC：加载名义屈服强度90％，720h无开裂；夏比V型冲击韧性：-50℃横向全尺寸夏比冲击功≥200J；-50℃纵向全尺寸夏比冲击功≥220J。

与现有技术相比，本发明所提供的技术的有益效果包括：提供了一种含V抗H2S腐蚀无缝管线管L360QS的制造方法；抗H2S腐蚀无缝管线管用于高含硫油气输送用，具有经济性、焊接性能优良等特点。该专利技术可广泛应用于高酸性油气田。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明的一种含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管及其制备方法。

以Φ323.9×8.8mm L360QS管线管为例，通过实施例1-3进行详细的描述，将会使本发明变得更加清楚。

冶炼工序：

按上述钢种化学成份重量百分比为：C 0.08～0.12％、Si 0.15～0.35％、Mn1.10～1.25％、V 0.020～0.045％、Al 0.02～0.05％、P≤0.015％、S≤0.002％、N≤0.010％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Mo≤0.10％、Nb≤0.01％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％，CEPcm≤0.20％，CEIIW≤0.37％，其余为Fe和不可避免的杂质。实施例1-3的实际控制成分如表1：

钢水经LF精炼炉精炼后，进行微钛处理，通过VD真空脱气并进行钙处理，上连铸平台进行浇注，连铸园坯直径Φ350mm。

表1 化学成分

实施例1中：CE_Pcm＝0.162，CE_IIW＝0.316；

实施例2中：CE_Pcm＝0.188，CE_IIW＝0.330；

实施例3中：CE_Pcm＝0.197，CE_IIW＝0.332。

轧管工序

合格定尺Φ350mm连铸坯在环型加热炉加热，经过穿孔后在入再加热炉加热，最后轧制、定径、精整和包装，连铸坯出环形炉钢热：1220～1250℃，终轧温度：850～950℃。

热处理工序

采用淬火+回火热处理工艺，淬火介质为水，淬火温度：900～920℃，回火温度：560～630℃。

最终产品性能检测结果如下

产品力学性能如表2：

表2 Φ323.9×8.8mm产品力学性能

抗H2S腐蚀检测结果：

硫化物应力腐蚀破裂性能(SSC)检测结果如表3：

表3 SSC检测结果

抗氢致开裂性能(HIC)检测结果如表4：

表4 HIC检测结果

从表2～表4的检测结果可以看出，通过本发明设计的一种含V抗H₂S腐蚀 L360QS无缝管线管的制备方法，所制造的无缝管线管的HIC：CLR＝0，CTR＝0，CSR＝0；SSC：加载名义屈服强度90％，720h无开裂；夏比V型冲击韧性：-50℃横向全尺寸夏比冲击功≥200J；-50℃纵向全尺寸夏比冲击功≥220J，完全满足相关使用要求，可广泛应用于高酸性油气田的油气输送。

尽管上面已经结合实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改，均处于本发明的保护范围之内。

Claims

1.含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的制备方法，所述方法的具体步骤包括：

冶炼，形成管坯的化学成分按重量百分比包括C 0.08～0.12％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.10～1.25％、V 0.020～0.045％、Al 0.02～0.05％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Mo≤0.10％、Nb≤0.01％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％、P≤0.015％、S≤0.002％、N≤0.010％，余量为Fe、残余元素和杂质，且Nb+V≤0.06％，Nb+V+Ti≤0.12％；

轧管，合格连铸坯经环形炉加热、穿孔和终轧制管，其中，连铸坯出环形炉温度为1220～1250℃，终轧温度为850～950℃；

热处理，采用淬火加回火热处理工艺，淬火介质为水，淬火温度900～920℃，回火温度为560～630℃。

2.如权利要求1所述的含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的制备方法，所述冶炼工序包括：

电炉冶炼，钢水终点控制C≥0.04％、P≤0.010％；

LF精炼炉精炼和VD真空处理，LF精炼炉精炼结束后加入50TiFe0.5kg/t，喂Ca-Si丝0.25～0.35kg/t；VD真空处理后喂Ca-Si丝0.25～0.35kg/t，并将钢水Al含量控制在0.02～0.05％，出钢温度控制在1590～1605℃；

连铸机浇注，中间包温度为1530～1555℃。

3.如权利要求1或2任一所述的含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管的制备方法，其特征在于：所述管坯的化学成分按重量百分比为C 0.09～0.11％、Si0.20～0.30％、Mn 1.15～1.22％、V 0.030～0.040％、Al 0.025～0.035％、P≤0.010％、S≤0.001％、N≤0.080％。

4.一种含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管，其化学成份按重量百分比包括C 0.08～0.12％、Si 0.15～0.35％、Mn 1.10～1.25％、V 0.020～0.045％、Al 0.02～0.05％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％、Cr≤0.30％、Mo≤0.10％、Nb≤0.01％、Ti≤0.025％、B≤0.0005％、P≤0.015％、S≤0.002％、N≤0.010％，余量为Fe、残余元素和杂质，且Nb+V≤0.06％，Nb+V+Ti≤0.12％；

所述无缝管线管的该钢的冷裂纹系数CE_Pcm≤0.20％；

所述无缝管线管的该钢的冷裂纹系数CE_IIW≤0.37％。

5.如权利要求4所述的含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管，特征在于：其化学成份按重量百分比包括C 0.09～0.11％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.15～1.22％、V 0.030～0.040％、Al 0.025～0.035％、P≤0.010％、S≤0.001％、N≤0.080％。

6.如权利要求4或5任一所述的含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管，特征在于：其屈服强度≥400Mpa，抗拉强度≥500Mpa，屈强比≤0.90。

7.如权利要求4或5任一所述的含V抗H₂S腐蚀L360QS无缝管线管，特征在于：

HIC：CLR＝0，CTR＝0，CSR＝0；

SSC：加载名义屈服强度90％，NACE TM 0177A溶液浸泡720h无开裂；

夏比V型冲击韧性：-50℃横向全尺寸夏比冲击功≥200J；

-50℃纵向全尺寸夏比冲击功≥220J。