耐硫化氫應力腐蝕的無縫鋼管合金鋼及鋼管加工工藝方法
2023-05-24 20:30:11 1
專利名稱：耐硫化氫應力腐蝕的無縫鋼管合金鋼及鋼管加工工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種無縫鋼管的加工工藝方法。
背景技術：
隨著我國經濟向市場化轉變，並且逐步與國際經濟接軌，原油來源及品種擴大。除國產原油外，目前每年需進口4-5千萬噸原油，其中大部分是中東的高硫原油。而國內大部分煉油廠在改革開放前煉製的原油主要是低硫原油，即含硫量低於0.5％，而中東進口原油的硫含量高達3.09％，原油硫含量的增加，再加上高品質處理，對設備的耐腐蝕要求提高。而國內原有的12Cr2AlMoV鋼冶煉、焊接都存在不少問題，所述材料在生產管子的過程中對裂紋較為敏感，且在與16Mn、12Cr2AlMoV管板匹配中硬度偏高。
發明內容
本發明通過對鋼管材料成分的調整及加工工藝方法的改進，提供一種抗腐蝕開裂性能強的無縫鋼管的合金鋼配方及鋼管加工工藝方法。
本發明的目的是這樣實現的。
1、耐硫化氫應力腐蝕的無縫鋼管合金鋼，其特徵在於該鋼的化學成份組成(重量％)為C0.05-0.09，Si0.17-0.37，Mn0.20-0.50，Cr2.00-2.50，Al0.30-0.70，Mo0.30-0.40，S≤0.015，P≤0.025，其餘為Fe。
本發明的合金鋼化學成份的設計依據如下碳一般認為當含碳量在0.08-0.40％時，對硫化物的腐蝕破壞敏感性沒有明顯的影響。但由於隨著含碳量的增加，氫蝕就越容易發生，因此，將鋼中碳含量控制在≤0.09％的範圍內。
矽矽對抗硫化氫腐蝕的影響，雖然還有不同的看法，但也有製造者將耐硫化物腐蝕的無縫鋼管的低合金鋼一般均將矽含量控制在0.30％以下，本發明控制在0.17％-0.37％。
錳錳是一個弱碳化物形成元素，較多的錳含量可以使鋼的抗蝕性能有所改善。由於錳可以生成碳化物，抗氫能力的提高在於合金鋼中錳提高了碳化物的穩定性，同時錳也有向晶界偏析的傾向，這一因素對氫蝕裂紋的形成也有一定影響。
鉻鉻對鋼的耐硫化氫破裂性能的影響尚沒有一致的研究結果，曾做出了含鉻5％的鋼不如含鉻1-2％的鋼耐硫化物破裂的試驗結果。
鉬鉬是一種強碳化物形成元素，它與碳的結合能力超過鉻，能顯著提高抗氫能力和抗硫化氫破裂性能。鉬的抗氫效果相當於鉻的4倍，當加入少量鉬時，其抗氫能力尤其明顯。
鋁鋁是耐硫化氫應力腐蝕性能低合金鋼中常用的元素之一，雖然目前對鋁的影響在看法上還有分歧，但目前已開發了不少量鋁的耐硫化氫應力腐蝕性能的低合金鋼。如日本的CrAlVRE鋼，法國的APS10M4C鋼等。
硫和磷都是鋼中的有害元素，故含量控制的很低。99版的「容規」中對硫和磷進行了嚴格的要求，規定為S≤0.02％，P≤0.03％。
2、上述耐硫化氫應力腐蝕的無縫鋼管加工工藝方法，包括穿孔、冷拔加工、熱處理、探傷和檢驗入庫工序；其穿孔工序包括下料和穿孔；其熱處理工序包括道次管熱處理和成品管熱處理，其特徵在於(1)、所述穿孔工序還包括如下工序A、料加熱穿孔；加熱溫度為1200-1220℃；加熱時間55分鐘；管坯加熱端部溫差不大於20℃；B、對穿孔後的毛管一端進行帶溫軋頭，軋頭要保證毛管中心線與毛管頭中心線保持一致，不得有扭轉、飛邊、歪頭現象；(2)、所述熱處理工序的工藝條件如下所述道次管熱處理的工藝條件是加熱溫度750-800℃；保溫時間20分鐘；空氣冷卻；所述成品管熱處理的工藝條件是加熱溫度正火930-950℃；保溫時間30分鐘；空氣冷卻；回火溫度690-710℃；保溫時間100分鐘；空氣冷卻。
本發明合金鋼可稱為07Cr2AlMo鋼無縫鋼管，具有幾方面的有益效果1、優良的綜合力學性能，其供貨態和不同溫度SR熱處理後的強度變化不大，而衝擊功有所上升；低溫塑性很好，供貨態-40℃的衝擊韌性還在40J以上，無塑性轉變溫度為-15℃；2、07Cr2AlMo鋼的焊接性能良好，預熱200℃以上均無冷裂紋產生。焊接接頭經不同溫度的弊害SR應力消除熱處理，焊接接頭的抗拉強度稍有下降，焊縫金屬和焊接熱影響區的衝擊功基本不變，但衝擊韌性相對焊態均有不同程度的提高。焊縫中心焊態-40℃的衝擊韌性仍高於標準規定指標；3、07Cr2AlMo鋼及焊接接頭具有優良的組織結構，焊接接頭的焊縫中心為貝氏體，熱影響區為貝氏體；4、07Cr2AlMo鋼及焊接接頭的耐硫化氫應力腐蝕性能良好，其恆載荷臨界指數σth＝0.85σs。明顯高於美國腐蝕工程師協會NACE TMO177-1996規定的σth≥0.45σs要求。
5、07Cr2AlMo鋼生產的無縫鋼管的工藝成熟、穩定，能夠滿足壓力容器的生產使用要求。
6、07Cr2AlMo鋼生產的無縫鋼管適用於石油化工行業中溼硫化氫腐蝕的換熱器等設備，如煉油裝置的常減壓裝置初餾塔的換熱器用管和常減壓塔的換熱器用管；催化系統化分餾塔和吸收穩定塔的換熱器用管。能夠解決的腐蝕類型有HCN-H2S-H2O、CO2-H2S-H2O、H2S-N3H-H2O、HCl-H2S-H2O型。耐腐蝕的形式有以下幾種(1)溼硫化氫應力腐蝕；(2)溼硫化氫均勻腐蝕；(3)氫鼓泡、氫致開裂等。
採用本發明合金鋼生產製造的無縫鋼管，成功的解決了換熱器專用無縫鋼管耐H2S應力腐蝕開裂性能差的問題，同時降低了材料的硬度，和管板可最佳匹配。
具體實施例方式
實施例1合金鋼無縫鋼管的成份為C0.06，Si0.21，Mn0.28，Cr2.1，Al0.70，Mo0.30，S≤0.015，P≤0.025，其餘為Fe。
該鋼管的工藝過程包括穿孔、酸洗、磷化、皂化、冷拔加工、熱處理、矯直、切割、探傷和檢驗入庫工序；其中穿孔工序包括下料和穿孔工步；其中熱處理工序包括道次管熱處理和成品管熱處理。
其中穿孔工步還包括如下工序
A、料加熱穿孔；加熱溫度為1200℃；加熱時間55分鐘；管坯加熱端部溫差不大於20℃；B、對穿孔後的毛管一端進行帶溫軋頭，軋頭要保證毛管中心線與毛管頭中心線保持一致，不得有扭轉、飛邊、歪頭現象；其中熱處理工序的工藝條件如下道次管熱處理的工藝條件是加熱溫度760℃；保溫時間20分鐘；空氣冷卻；道次管熱處理即毛管冷拔後熱處理工序；成品管熱處理的工藝條件是加熱溫度正火930℃；保溫時間30分鐘；空氣冷卻；回火溫度700℃；保溫時間100分鐘；空氣冷卻。
實施例2合金鋼無縫鋼管的成份為C0.08，Si0.35，Mn0.5，Cr2.5，Al0.65，Mo0.40，S≤0.015，P≤0.025，其餘為Fe。
鋼管的加工工藝同實施例1。
實施例3合金鋼無縫鋼管的成份為C0.07，Si0.30，Mn0.35，Cr2.3，Al0.50，Mo0.35，S≤0.015，P≤0.025，其餘為Fe。
鋼管的加工工藝同實施例1。
實施例4合金鋼無縫鋼管的成份為C0.05，Si0.18，Mn0.26，Cr2.0，Al0.40，Mo0.31，S≤0.01 5，P≤0.025，其餘為Fe。
鋼管的加工工藝同實施例1。
權利要求
1.耐硫化氫應力腐蝕的無縫鋼管合金鋼，其特徵在於該鋼的化學成份組成(重量％)為C0.05-0.09，Si0.17-0.37，Mn0.20-0.50，Cr2.00-2.50，Al0.30-0.70，Mo0.30-0.40，S≤0.015，P≤0.025，其餘為Fe。
2.根據權利要求1所述耐硫化氫應力腐蝕的無縫鋼管加工工藝方法，包括穿孔、冷拔加工、熱處理、探傷和檢驗入庫工序；其穿孔工序包括下料和穿孔；其熱處理工序包括道次管熱處理和成品管熱處理；其特徵在於(1)、所述穿孔工序還包括如下工序A、料加熱穿孔；加熱溫度為1200-1220℃；加熱時間55分鐘；管坯加熱端部溫差不大於20℃；B、對穿孔後的毛管一端進行帶溫軋頭，軋頭要保證毛管中心線與毛管頭中心線保持一致，不得有扭轉、飛邊、歪頭現象；(2)、所述熱處理工序的工藝條件如下所述道次管熱處理的工藝條件是加熱溫度750-800℃；保溫時間20分鐘；空氣冷卻；所述成品管熱處理的工藝條件是加熱溫度正火930-950℃；保溫時間30分鐘；空氣冷卻；回火溫度690-710℃；保溫時間100分鐘；空氣冷卻。
全文摘要
本發明涉及一種合金鋼及該鋼管加工藝方法。該合金鋼的化學成分為C0.05－0.09，Si0.17－0.37，Mn0.20－0.50，Cr2.00－2.50，Al0.30－0.70，Mo0.30－0.40，S≤0.015，P≤0.025，其餘為Fe。採用該鋼管制造的的無縫鋼管，成功的解決了換熱器專用無縫鋼管耐HS應力腐蝕開裂性能差的問題，同時降低了材料的硬度，和管板可最佳匹配。
文檔編號C22C38/22GK1580310SQ0313237
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月15日 優先權日2003年8月15日
發明者張春祥, 張成明 申請人:安徽天大企業集團天長市無縫鋼管廠