一種抗腐蝕無縫集輸管線管及其制造方法技術

本發明專利技術公開了一種抗腐蝕無縫集輸管線管，其化學元素質量百分含量為：C：0.04～0.10%；Si：0.10～0.35%；Mn：0.3～0.8%；Cr：0.55～1.25%；W：0.06～0.55%；Al：0.01～0.05%；Ca：0.0005～0.006%；Cu≤0.2%；Ni≤0.2%；V≤0.05%；Ti≤0.03%；Nb≤0.05%；余量為Fe和其他不可避免的雜質。同時，還公開了該抗腐蝕無縫集輸管線管的制造方法。本發明專利技術所述的集輸管線管具備較高的強度，優良的焊接性能，良好的沖擊性能等綜合力學性能，且具有優質的抗CO2/H2S腐蝕性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶金領域，尤其涉及一種低合金鋼及其制造方法。
技術介紹
集輸管線管是連接油、氣井與油田的油、氣綜合處理裝置之間的管道。由于集輸管線管輸送的介質一般是未經過脫鹽、脫水、脫硫等一系列處理的石油或天然氣，因此，除了要求其具有一定的強度、沖擊性能和焊接性能之外，還要求其具有一定的抗h2s/co2腐蝕性倉泛。近年來，油田技術管線的腐蝕情況越來越嚴重，受到個別集輸管線管腐蝕穿孔爆發的影響，集輸管線管腐蝕失效的數量大幅度地增加。例如某一油田在2011年內共發生1136次腐蝕穿孔，其中地面集輸管線系統腐蝕穿孔共計1103處，該數據與2010年相比較增長了 188%。一般而言，集輸管線管所使用的材質為20#、20G、16Mn、L360、L245、L290&Q235等鋼材料，其中20#鋼所使用的比例占75%。集輸管線管的腐蝕失效多發生于污水及高含水原油系統中，這些系統中富含CO2和H2S,而Cr含量高達140g/L，其具有腐蝕環境惡劣和腐蝕機理復雜等特點。為了避免油田中高濃度的Cl—和高含量的0)2、&5腐蝕集輸管線管，現有技術使用雙相不銹鋼管線管，但生產制造雙相不銹鋼管線管成本高昂。公開號為JP6336639A，公開日為1993年5月28日，名稱為“具有優良的抗酸及抗二氧化碳腐蝕性能的管線鋼”的日本專利文獻，其公開了一種具有抗CO2性能的管線鋼，它的化學成分的質量百分配比為c O. 25%, Si 0. 01-0. 5%, Mn :0. 1-2. 0%, Al :0. 01-0. 1%，Cr :0. 25-0. 1%, Cu :0. 1-0. 5Cr%, Ni :0. 5Cu-Cu%, Ca S O. 006，余量為 Fe 和其他不可避免的雜質。該專利文獻闡述了 Cr含 量< O. 25%的抗H2S/C02腐蝕性的集輸管線管，這種管線管具有一定的抗CO2腐蝕性能，并且其生產成本也較低。但是這種集輸管線管僅通過低含量Cr的合金化處理，在腐蝕性介質中所形成的腐蝕產物膜對鋼材料基體的保護性能較為有限，難以滿足含高濃度Cl—采出液用戶對于抗H2S/C02腐蝕性能的要求。公開號為CN101082383A，公開日為2007年12月5日，名稱為“一種抗硫化氫腐蝕油氣集輸用無縫管及其制造方法”的中國專利文獻記載了一種氣集輸用無縫管，其化學成分質量百分比(wt. %)為C 0. 05 O. 15，Si 0. I O. 4，Mn 0. 5 I. 5，Cu 0. I O. 4，Ni 0. I O. 4,V 0. 01 O. 1，S: ( O. 01,P: ( O. 02,Al: ( O. 1，其余為 Fe 和不可避免的雜質，管線鋼在冶煉中經過鈣處理，CA/S3 I。本專利技術采用較低的碳，改善了組織偏析，并通過鈣處理改變夾雜物形態，但是該專利技術由于采用超細晶粒的釩鈦合金，相應地也提高了無縫管的生產成本。由此可見，現有的集輸管線管要么添加了大量昂貴的合金元素，要么不滿足抗高濃度Cl—及高含量H2S/C02腐蝕性能的要求
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種抗腐蝕無縫集輸管線管，其通過合理的成分設計，使獲得的集輸管線管具備較高的強度，優良的焊接性能，良好的沖擊性能等綜合力學性能，且具有優質的抗co2/h2s腐蝕性能。本專利技術的另一目的在于提供該抗腐蝕無縫集輸管線管的制造方法。為達到上述專利技術目的，本專利技術提供了一種抗腐蝕無縫集輸管線管，其化學元素質量百分含量為c 0. 04 O. 10% ；Si 0. 10 O. 35% ；Mn :0. 3 O. 8% ；Cr :0. 55 I. 25% ；ff O.06 O. 55% ;A1 :0. 01 O. 05% ；Ca 0. 0005 O. 006% ;Cu 彡 O. 2% ；Ni ( O. 2% ；V ( O. 05% ；Ti ( O. 03% ；Nb ( 0. 05% ；Mo ( 0. 2% ;余量為Fe和其他不可避免的雜質。本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管，采用了低C和低Cr含量，并添加了適量的W元素，以在Cr元素和W元素之間產生合金作用，同時還可以添加適量的合金元素Cu、Ni、V、Ti、Nb 及 Mo。本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管的碳當量Ceq ( O. 43。本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管的冷裂敏感指數Pcm ( O. 20。冷裂敏感指數Pcm ( O. 20且碳當量Ceq ^ O. 43,使該集輸管線管具有優良的焊接性能。本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管中各化學元素的設計原理如下C :C可以有效提高鋼種的強度，但是當其含量過高時，易形成碳化物在晶界析出，造成晶界局部貧Cr區的出現，從而降低鋼種的抗腐蝕性能和焊接性能。因此，在本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管中采用的含碳量為O. 04 O. 10%。Si =Si可以固溶于鐵素體以提高鋼種的屈服強度，但是其含量也不宜過高，在本專利技術的技術方案中應將含硅量控制在O. 10 O. 35%。Mn =Mn主要溶于鐵素體并起鋼種強化作用，不過含量太高的Mn則會降低鋼種的焊接性能及耐腐蝕性。因此，本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管的Mn含量范圍是O. 3 O.8%。Cr =Cr能夠在腐蝕介質中形成非晶態保護膜，可以大幅度地提高鋼種抗局部腐蝕和均勻腐蝕能力。可是Cr含量過高，會導致鋼種焊接性能下降，同時導致生產成本上升。因此，在本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管中需要將Cr含量控制為O. 55 I. 25%。W ff是強碳化物形成元素，其可以有效地細化晶粒，并在腐蝕介質中促進合金表面形成致密的腐蝕保護薄膜，不過在本技術方案中，W的添加量也不宜太高，應控制在O.06 O. 55%。Al A1是傳統脫氧固氮元素，其能與氮元素形成A1N，而化合物AlN有利于提高鋼材料的韌性。所以，將本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管采用含量為O. 01 O. 05%的Al。Ca :Ca元素可以凈化鋼液,促使MnS雜質球化,提高鋼材料的抗腐蝕性能。但當Ca含量過高時，易形成粗大的非金屬夾雜物，因此，本專利技術的抗腐蝕無縫集輸管線管中的Ca元素的含量應控制在O. 0005 O. 006%。Cu =Cu元素有助于提高鋼種的抗腐蝕性能，但是其含量過高時，會降低鋼種的機械性能。因而，本專利技術的技術方案所采用的Cu含量不大于O. 2%。Ni =Ni可以有效地提升鋼種耐腐蝕性能， 但是其含量過高時，會大幅地增加鋼種的合金成本。因而，本專利技術的技術方案所采用的Ni含量不大于O. 2%。V V元素所形成的碳氮化物在鐵素體中析出，其可以在冷卻過程中提高鋼材料的強度，同時提高鋼材料的焊接性能。在本專利技術所述的抗腐蝕無縫集輸管線管中的V含量不大于O. 05%。Ti Ti元素是強碳氮化物的形成元素，它與N和C能形成TiN和TiC的化合物，并在均熱和再加熱過程中均可以起到細化奧氏體晶粒的作用，從而提高鋼材料的焊接性能。在本專利技術的技術方案中需要將其含量控制在< O. 03%。Nb Nb元素也是強碳氮化物的形成元素，其可以有效地提高材料強韌性。在本專利技術的技術方案中應將其含量范圍設定為< O. 05%。Mo =Mo元素有助于提高鋼種的韌性和抗局部腐蝕性本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗腐蝕無縫集輸管線管，其特征在于，其化學元素質量百分含量為：C：0.04～0.10%；Si：0.10～0.35%；Mn：0.3～0.8%；Cr：0.55～1.25%；W：0.06～0.55%；Al：0.01～0.05%；Ca：0.0005～0.006%；Cu≤0.2%；Ni≤0.2%；V≤0.05%；Ti≤0.03%；Nb≤0.05%；Mo≤0.2%；余量為Fe和其他不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
1.一種抗腐蝕無縫集輸管線管，其特征在于，其化學元素質量百分含量為C :0. 04 .O. 10% ；Si 0. 10 O. 35% ；Mn :0. 3 O. 8% ；Cr :0. 55 1. 25% ；ff :0. .06 O. 55% ；A1 :0. 01 .O. 05% ；Ca 0. 0005 O. 006% ；Cu ≤ O. 2% ；Ni ≤ O. 2% ；V ≤ O. 05% ；Ti ≤ 0. 03% ；Nb ≤ 0. 05% ；Mo ≤ 0. 2% ;余量為Fe和其他不可避免的雜質。2.如權利要求1所述的抗腐蝕無縫集輸管線管，其特征在于，其碳當量Ceq≤ O. 43。3.如權利要求I或2所述的抗腐蝕無縫集輸管線管，其特征在于，其冷裂敏感指數Pcm ≤ O. 20。4.一種抗腐蝕無縫集輸管線管的制造方法，其特征在于，依次包括冶煉、鑄造、加熱和軋制步驟，其中在冶煉步驟控制各化學元素質量百分含量為C 0. 04 O. 10% ；Si 0. 10 .O. ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田青超，羊東明，楊志勇，呂慶剛，尹學東，張志宏，葛鵬莉，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：