一种海洋油气开采用含硼无缝管线管制造技术

本发明专利技术公开了一种海洋油气开采用含硼无缝管线管，其特征在于：它的化学元素及其质量百分含量如下：C：0.09%～0.19%；Si：0.23%～0.38%；Mn：0.9%～1.7%；B：0.0015%～0.0025%；Nb：0.01%～0.07%；P:≤0.012%；S:≤0.007%；其余为Fe和其他不可避免的杂质。本发明专利技术的抗拉强度高，焊接性能好，抗盐水和酸性环境腐蚀性能优良、抗低温冲击性能好，抗低温冲击性能在-70℃条件下达到100焦耳，具备高韧性特点；通过热轧加调质热处理的方式使其强度达到80ksi以上的强度级别。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种海洋油气开采用含硼无缝管线管，其特征在于：它的化学元素及其质量百分含量如下：C：0.09%～0.19%；Si：0.23%～0.38%；Mn：0.9%～1.7%；B：0.0015%～0.0025%；Nb：0.01%～0.07%；P:≤0.012%；S:≤0.007%；其余为Fe和其他不可避免的杂质。本专利技术的抗拉强度高，焊接性能好，抗盐水和酸性环境腐蚀性能优良、抗低温冲击性能好，抗低温冲击性能在-70℃条件下达到100焦耳，具备高韧性特点；通过热轧加调质热处理的方式使其强度达到80ksi以上的强度级别。【专利说明】一种海洋油气开采用含硼无缝管线管
本专利技术涉及一种海洋油气开采用含硼无缝管线管，属于无缝管线管
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技术介绍
目前，随着世界经济的复苏和发展中国家经济发展规模的不断扩大，特别是中国经济的高速发展，目前世界能源和输送进入极度紧张的状况，世界各能源消耗大国和石油、天然气输出国纷纷进行新的可行性研究报告和新管道铺设计划。预计在今后的10~15年，全球总能源消耗将比现在增加60%左右，其中天然气消耗将翻番。天然气排放的CO2较少，故能源使用的现行趋势是从石油向天然气的稳步过渡，与石油的输送不同，气体输送进程中采用高压操作，可提高生产和输送的效率，导致市场对高压输气管线的需求量不断增加，同时对管线管提出了更高强度的要求。另外为提高气井生产效率，要求油井管口径更大，管壁更薄，通过提高管线钢强度即可达到减薄管壁的目的。但管线钢级的发展，仅靠强度的提高是不够的，因为管道所用区域地质条件极其复杂恶劣，需要应对诸如抵制断层、地震、滑坡(地层移动)，冰原、冻土 (周期性融沉、冻胀)以及沿海洋流(腐蚀、冲刷、洋流运动)等不利环境因素；这就对管线管的韧性、变形能力、焊接性、低温韧性和耐腐蚀性这类钢管综合性能提出了更高的要求。从设计理念上对基于应力设计(以管道运行中所承受的环向内应力为设计依据，不考虑管道的纵向应力及应变，即不考虑管道运行过程中发生地质以及外力引起的运动)的传统油气输送管线管设计理念提出了挑战；转而向“基于应变的设计方法”，即为符合上述服役环境而考虑适应大的塑性应变能力，以保障管线的安全性和完整性。海洋钻井平台将采集到的石油和天然气(包括可燃冰)由无缝管线管输送至进行脱水、脱硫、净化处理的装置(平台)，工作在高温或高压(^ 14MPa)环境中，管内承受油气腐蚀以及油水混输、油水交替输送所带来的腐蚀，管外同时承受着海水、海洋大气和海底土壤带来的腐蚀。由于服役环境非常恶劣，安全系数、可靠性、耐久性要求高，焊接管线管在此环境下易失效报废，故通常需采用口径小、管壁厚的无缝钢管。近年来，油气田的开发逐步由浅水向深水(> 300m)，甚至超深水(> 1500m)领域延伸，深海无缝管线管服役的海洋环境则更加恶劣:深水海底为高静压、低温环境(可燃冰的低温环境可达到-70°C左右)，同时面临很多的不确定性，如风浪、表层洋流、底流、海冰、海嘯以及风暴潮等。对管材内在质量的稳定性、特别是对碳当量的控制及管端加工精度有更高的技术要求，除抗硫化氢腐蚀、抗海水、海域环境的腐蚀外，还要满足_70°C的低温冲击。常用的X52钢级无缝管线管在此环境中容易在内外腐蚀、低温冲击和外力作用下，在管线管的材料缺陷和焊缝缺陷处产生应力集中而失效报废。
技术实现思路
本专利技术所要解决的 技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种海洋油气开采用含硼无缝管线管，它的抗拉强度高，焊接性能好，抗盐水和酸性环境腐蚀性能优良、抗低温冲击性能好，抗低温冲击性能在_70°C条件下达到100焦耳，具备高韧性特点，通过热轧加调质热处理的方式使其强度能够达到SOksi以上的强度级别。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是:一种海洋油气开采用含硼无缝管线管，它的化学元素及其质量百分含量如下:C:0.09% ~0.19% ；Si:0.23% ~0.38% ；Mn:0.9% ~1.7% ；B:0.0015% ~0.0025% ;Nb:0.01% ~0.07% ;P: ^ 0.012% ；S: ^ 0.007% ；其余为Fe和其他不可避免的杂质。进一步，该海洋油气开采用含硼无缝管线管还具有Mo:0.15wt%~ 0.5wt%、Ni:0.15wt% ~0.25wt%> Cr:0.15wt% ~0.25wt%> Cu:0.lwt% ~0.4wt%> Ti ^ 0.10wt%>V ^ 0.10wt%> Al:0.01wt% ~0.04wt% 的其中至少一种。进一步，其中，Mo:0.2wt% ~0.3wt%。进一步，其中，Nb:0.02wt% ~0.06wt%。采用了上述技术方案后，碳(C):作为钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是提高碳含量对钢的延性、韧性和焊接性有负面影响，本专利技术将碳含量进行有效的控制，提升了钢的韧性和可焊性，依照焊接标准，当含碳量在0.10%~0.12%以下区域时，为易焊区，当含碳量大于0.10%~0.12%，且碳当量CE< 0.49%的区域为可焊区，当碳当量0.49%≤CE < 0.69%的区域为较难焊区，必须通过合适的热处理工艺进行焊接。本专利技术将碳含量控制在0.09%~0.19% ;锰化11):通过固溶强化提高钢的强度，是补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素；锰还可以扩大Y相区，并可降低钢的Υ-α相变温度，有助于获得更加细小的相变产物，藉此提高钢的韧性、降低韧脆转变温度，本专利技术采取锰含量控制在0.9%~1.7%的设计，考虑到C-Mn元素的匹配，当碳含量每减少0.01%时，Mn最大含量允许增加0.05%，但最大不超过1.7%的设计；铌(他):是现代微合金化管线管中最主要的元素之一，对晶粒细化的作用十分明显，通过热轧过程中NbC应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复和再结晶，经控制轧制和控制冷却使张减阶段非再结晶区轧制的形变奥氏体组织在相变时转变为细小的相变产物，藉此使钢具有高强度和高韧性，本专利技术Nb含量为0.01%~0.07%,目标中值0.05% ;钥(Mo):主要用来扩大Y相区，推迟Y-α相变时先析出铁素体，促进针状铁素体形成的主要元素，对控制相变组织起重要作用，在一定的冷速和温度控制下，添加0.15wt%~0.5wt%的Mo就能获得明显的针状铁素体组织；同时因相变向低温方向转变，可使组织进一步细化，通过组织的相变强化来提高钢的强度；另外因为Mo是大原子半径元素，少量加入可以有效增加钢的抗局部腐蚀和抗氯离子腐蚀性，在含H2S条件下，还可提高钢的抗H2S腐蚀能力，本专利技术的Mo设计选取0.15%~0.5%;铜(Cu):主要通过固溶强化来提高钢的强度，同时添加一定比例的Cu可改善钢的耐蚀性能，可有效提高钢耐硫酸露点腐蚀的能力；但是Cu的添加量过大，会导致钢在1050°C~1150°C这一温度范围内发生还原析出并附着在晶界上，导致钢的热脆性发生，本项目Cu设计选取0.1%~0.4%，依据试验后钢种的耐蚀能力，可适当提高，但不可超过0.4%wt ;镍(附):作为提高钢材低温韧性最有效的元素，调质5%镍钢可用到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋油气开采用含硼无缝管线管，其特征在于：它的化学元素及其质量百分含量如下：C：0.09%～0.19%；Si：0.23%～0.38%；Mn：0.9%～1.7%；B：0.0015%～0.0025%；Nb：0.01%～0.07%；P:≤0.012%；S:≤0.007%；其余为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许才斌，郑臻，高建昌，於宝祥，汪勇，李珺，张劲松，王燕萍，
申请(专利权)人：江苏常宝钢管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：