一種具有抗hic性能的x42無縫管線管及其製造方法
2023-05-02 04:47:21 2
一種具有抗hic性能的x42無縫管線管及其製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有抗HIC性能的X42無縫管線管及其製造方法，其化學成分按重量百分比規定如下C：0.12～0.20％、Si：0.2～0.4％、Mn：1.0～1.6％、Ti：0.01～0.04％、P：≤0.015％、S：≤0.010％，餘量為鐵及不可避免雜質。方法：連軋得到的管坯經過環形爐加熱到1200℃～1300℃，採用MPM連軋，出脫管溫度1010～1030℃，定徑溫度控制在820℃～850℃；正火處理，加熱880℃～920℃正火，保溫40～60min。通過合金元素篩選與配比，合理工藝與正火熱處理，改善抗HIC性能，晶粒組織均勻，衝擊韌性良好，製造工藝易於實現，性能的均勻性、穩定性好。
【專利說明】一種具有抗HIC性能的X42無縫管線管及其製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於耐腐蝕材料及無縫鋼管領域，尤其涉及具有抗HIC性能的X42無縫管 線管及其製造方法。
【背景技術】
[0002] 硫化氫（H2S)是石油和天然氣中最具腐蝕作用的有害介質之一，我國石油和天然 氣產品中含有的H 2S濃度較高，產生的H2S腐蝕較嚴重，對管道的抗H2S腐蝕性能要求更高。 雖然目前油田已對油、氣均進行淨化處理，但是當淨化處理不善，油、氣中H 2S含量較高時， 應力腐蝕和氫致斷裂事故不可避免。油氣輸送管道中HIC產生的機理，一般認為是H2S溶 於水形成的溶液與管壁金屬通過電化學反應產生的氫原子通過金屬表面，深入管體內部， 在金屬內部缺陷（非金屬夾雜、元素偏析、帶狀組織等）處聚集結合成氫分子，氫分子體積 增大20倍產生巨大的內應力所致。當氫濃度很高時，顯微缺陷處的氫壓力可以超過材料的 抗拉強度，因而形成氫致裂紋，當管材存在較大的殘餘拉應力時，將會加劇HIC的形成。
[0003] 由於普通的X42無縫管線管在化學成分和生產工藝方面未重點考慮抗HIC性能方 面的要求，存在鋼中S含量較高、帶狀組織嚴重等問題，因而不能滿足安全輸送含有H 2S等 腐蝕性介質的石油、天然氣的要求。為此，具備抗HIC性能無縫管線管的成分設計和製造方 法的合理設計和研究就顯得十分重要。
[0004] "具有抗HIC性能的X70QS無縫管線管"（CN101921964A)，公開了通過控制化學成 分：CO. 06 ?0· 14%、SiO. 20 ?0· 45%、MnL 0 ?1. 3%、S 彡 0· 003%、P 彡 0· 015%、CrO. 05 ? 0. 30%、MoO. 05 ?0. 30%、NO. 03 ?0. 10%、NbO. 03 ?0. 05%、V0. 05 ?0. 09%、A10. 015 ? 0. 025%，該管線管具有高強度、優異的衝擊韌性，但其添加了 Cr、Mo、Nb等多種合金元素，成 本較高。
[0005] "具有抗HIC性能X80管線鋼及其熱軋板製造方法"(CN1715435)，該專利公開了採 用較低的C、P、S含量，添加了 Cu、Ni、V、B等合金元素的方法，以利於抗HIC性能，但該專利 僅對B溶液進行了試驗，A溶液試驗結果未指出，且此發明是用於管線用熱軋鋼板的生產。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在於克服上述問題和不足而提供一種抗HIC性能的X42無縫管線管 及其製造方法，該無縫管線管具有優良的抗HIC性能，且低溫衝擊性能良好，具有高延性， 低屈強比，高伸長率，具有良好的經濟性和耐腐蝕性能，可以廣泛應用於酸性腐蝕環境下油 氣井管線管的使用。
[0007] 為實現本發明目的，本發明從合金元素篩選與配比、工藝優化與參數選擇、組織優 化等幾個方面進行了大量而系統的試驗研究，最終確定了可滿足本發明目的合金元素配比 及製造工藝。
[0008] -種具有抗HIC性能的X42無縫管線管，其化學成分按重量百分比規定如下C : 0· 12 ?0· 20%、Si :0· 2 ?0· 4%、Mn :1. 0 ?I. 6%、Ti :0· 01 ?0· 04%、P :彡 0· 015%、S : < 0. 010%，餘量為鐵及不可避免雜質。
[0009] 其主要的化學成分作用如下：
[0010] C是碳化物形成元素，可以提高鋼的強度，為保證必要強度下限定位0.08%，但碳 含量太高會加劇帶狀產生，影響抗HIC性能，所以上限定為0. 16%。
[0011] Si是有效的脫氧元素，含量過低會缺乏脫氧效果，過高又會降低鋼的韌性，因此， 選擇0. 2?0. 4%作為Si的合金含量範圍。
[0012] Mn是奧氏體形成元素，用於提高鋼的強度，可以彌補因碳含量降低而損失的屈服 強度，Mn在提高強度的同時，還可以提高鋼的韌性，降低韌脆轉變溫度，因此本發明Mn含量 控制在I. 0?1. 6%。
[0013] Ti可以阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒，是強碳化物形成元素，形成的TiC粒子是 目前鋼中陷阱能最高的氫陷阱，因此TiC粒子的存在可以抑制氫的入侵，從而可抑制腐蝕 的發生，同時提高鋼的強度和韌性，但當含量超過一定量時其強化效果便不明顯。所以控制 其含量在0.01?0.04%之間，因此本發明Ti含量控制在0.01?0.04%。
[0014] P為雜質元素，其促進中心偏析，顯著降低鋼的低溫衝擊韌性，提高鋼的韌脆轉變 溫度，同時還會惡化鋼的焊接性能，應儘量降低其含量，要求P含量不超過〇. 015%。
[0015] S為雜質元素，易形成硫化物，對抗HIC性能影響較大，要求S含量不超過0. 01%。
[0016] 一種具有抗HIC性能的X42無縫管線管的製造方法，包括轉爐冶煉、爐外精煉 (LF)、連鑄、連軋得到管坯，管坯加熱、MPM連軋、熱處理；連軋得到的管坯經過環形爐加熱 到1200°C?1300°C，採用MPM連乳，出脫管溫度1010?1030°C，定徑溫度控制在820°C? 850°C ;熱處理採用正火熱處理，加熱880°C?920°C正火，保溫40?60min，之後再進行不 低於400°C的帶溫矯直和探傷檢驗。正火可以細化晶粒，基本消除帶狀組織，可以有效地提 高其抗HIC性能。
[0017] 本發明提出了具有抗HIC性能的無縫管線管及其製造方法，有益效果在於，通過 降低C含量，添加適當Ti合金，控制硫磷含量，採用正火熱處理方法，改善其抗HIC性能，可 滿足X42級別的管線管力學性能要求；晶粒組織均勻，衝擊韌性良好；產品的製造工藝易於 實現，產品性能的均勻性、穩定性好。其生產成本較低，具有良好的抗HIC性能，在衝擊和拉 伸性能方面表現良好，金相組織為鐵素體+珠光體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明實施例1的金相組織照片
[0019] 圖2為本發明實施例2的金相組織照片
[0020] 圖3為本發明實施例3的金相組織照片
[0021] 圖4為本發明實施例4的金相組織照片
[0022] 圖5為對比例1的金相組織照片
【具體實施方式】
[0023] 下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0024] 本發明實施例根據技術方案的組分配比，經過轉爐冶煉、爐外精煉（LF)、連鑄、連 軋得到管坯，得到的管坯經過環形爐加熱後，採用MPM連續軋管方法，之後進行正火處理， 再進行帶溫矯直。本發明實施例鋼及對比例鋼的冶煉成分見表1。本發明實施例鋼及對比 例鋼的主要工藝參數見表2。本發明實施例鋼及對比例鋼的性能見表3,本發明實施例鋼及 對比例鋼抗HIC結果見表4。
[0025] 表1發明實施例鋼及對比例鋼的冶煉成分
[0026]
【權利要求】
1. 一種具有抗HIC性能的X42無縫管線管，其特徵在於，其化學成分按重量百分比 規定如下 C :0? 12 ?0? 20%、Si :0? 2 ?0? 4%、Mn :1. 0 ?1. 6%、Ti :0? 01 ?0? 04%、P : 彡0.015%、S :彡0.010%，餘量為鐵及不可避免雜質。
2. -種如權利要求1所述具有抗HIC性能的X42無縫管線管的製造方法，包括轉爐冶 煉、爐外精煉（LF)、連鑄、連軋得到管坯，管坯加熱、MPM連軋、熱處理；其特徵在於，連軋得 到的管坯經過環形爐加熱到1200°C?1300°C，採用MPM連軋，出脫管溫度1010?1030°C， 定徑溫度控制在820°C?850°C ;熱處理採用正火熱處理，加熱880°C?920°C正火，保溫 40?60min，之後再進行不低於400°C的帶溫矯直。
【文檔編號】F16L9/02GK104419870SQ201310398831
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】趙波, 王長順, 陳克東, 解德剛, 鄭雲龍, 陳勇, 袁琴 申請人:鞍鋼股份有限公司