一种正火态X52抗硫无缝管线管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，尤其是涉及铁基合金技术领域，具体公开了一种正火态X52抗硫无缝管线管及其制备方法，是在C‑Mn钢的基础上采用V微合金化，并添加一定量的Cr元素，制得正火态X52抗硫无缝管线管，碳当量Ceq≤0.43%，具有合金成分体系简单、制造成本低的优点，力学性能和抗硫化氢腐蚀性能优异，可广泛用于含硫化氢油气田的开采。

Normalized X52 sulfur resistant seamless pipe line pipe and preparation method thereof

The present invention relates to the technical field of metallurgy, especially relates to the field of Fe based alloy technology, specifically discloses a normalized X52 sulfur resistant seamless pipe and its preparation method, using V micro alloy based on C on Mn steel, Cr element and add a certain amount of preparation of normalized X52 sulfur resistant seamless line pipe, carbon equivalent of Ceq = 0.43%, alloy composition has the advantages of low manufacturing cost, simple system, mechanical properties and hydrogen sulfide corrosion resistance performance, can be widely used in the exploitation of oil and gas containing hydrogen sulfide.

【技术实现步骤摘要】
一种正火态X52抗硫无缝管线管及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，尤其是涉及铁基合金

技术介绍
抗硫无缝管线管主要是用于含硫化氢油气井口附近输送高压油、气的无焊缝钢管。世界上已探明的油气田中大约有1/3含有硫化氢气体，因此，油气田开采过程中用于油气集输的抗硫无缝管线管的需求量未来将会大幅度增加。美国石油协会标准《APISPECIFICATION5L》第45版中规定X52抗硫无缝管线管既可以正火状态交货，又可以调质状态交货。但调质态管线管焊接后母材容易产生软化区，降低钢管的强度，导致钢管性能的不均匀。相比于调质态抗硫管线管，X52正火态抗硫无缝管线管的开发难度较大，主要体现在：1）屈服强度不易达到，原因在于：①轧制态的钢管正火时重新奥氏体化后，晶粒内部的位错等密度缺陷大幅度减小，这大大降低了钢中位错强化的效果，而晶粒细化产生的细晶强化和析出产生的沉淀强化的作用又不足以完全弥补损失的位错强化，从而导致了正火后钢管强度下降；②而无缝钢管的轧制后的晶粒度不如TMCP技术轧后晶粒细小，所以轧制态无缝管线管的强度就相对较低，因此要提高其强度通常需要添加大量合金元素，成本较高；2）正火后钢管的组织均匀性不如调质后的钢管，性能的稳定性也较差，因此抗硫化氢腐蚀性能较差。虽然添加昂贵的抗腐蚀元素后，其抗硫性能有一定的提高，但成本较高。因此，如何采用较经济的方法满足强度和抗硫化氢腐蚀性能要求是开发正火态抗硫管线管的关键。现有的技术中，申请号为201110335414.6的中国专利技术专利公开了一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法，然而其获得的是焊管用的钢板，不能制得无缝管线管；申请号为201210271608.9的中国专利技术专利公开了正火态抗酸管线用钢X52NS热轧板卷及其制造方法，其通过添加大量的Nb、Cu、Ni等合金元素，保证了钢卷在经过正火后，仍能够保证具有良好的力学性能和抗硫化氢腐蚀性能，但是合金成本较高，并且获得的是焊管用钢卷，不能制得无缝管线管。申请号为201010130911.8的中国专利技术专利公开了一种高强度、抗CO2和H2S腐蚀无缝集输管线管，其管线管成分重量百分比为：C0.01～0.1%、Si0.1～0.5%、Mn0.1～1%、P≤0.02%、S≤0.003%、Cr1.0～7.0%、Mo0.1～2%、Cu0.1～0.5%、Ni0.05～0.75%、Al0.01～0.1%、Ni≤0.1%、V≤0.1%、Ti≤0.1%、稀土元素0.01%～0.1%，其余为Fe。使用电弧炉或转炉冶炼得到圆形管坯后，采用Mannesman无缝钢管轧制工艺制成无缝荒管，荒管经调质或正火处理可制成X52抗CO2和H2S腐蚀管线管，同样的，其加入了大量的Cu、Ni、Mo等贵重合金元素，成本较高。由此可见，现有的正火态抗硫无缝管线管合金成分体系复杂、成本较高，在钢铁行业微利的时代特征条件下，无缝管线管制造工程应在合金成分设计、制备工艺以及可供采用的制造设备上寻求最佳的平衡，在保证产品综合性能的条件下最大限度地降低制造成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种正火态X52抗硫无缝管线管，其合金成分体系简单，制造成本低，综合性能优异，可广泛用于含硫化氢油气田的开采。本专利技术要解决的另一技术问题是提供前述正火态X52抗硫无缝管线管的制备方法，制备工艺简单，对所需制造设备要求低。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种正火态X52抗硫无缝管线管，其所含化学成分按质量百分数满足：0.13%≤C≤0.16%、0.15%≤Si≤0.35%、1.25%≤Mn≤1.40%、S≤0.0015%、P≤0.01%、0.15%≤Cr≤0.25%、0.04%≤V≤0.08%、0.02%≤Al≤0.04%、Ca≤0.0025%、N≤0.01%、Ti≤0.005%、Ni≤0.08%、Cu≤0.08%、Mo≤0.01%、Nb≤0.01%；余量为Fe及不可避免的杂质；且其碳当量Ceq≤0.43%。本专利技术碳当量Ceq（百分比）值按以下公式计算：Ceq=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量的质量百分比。本专利技术正火态X52抗硫无缝管线管的化学成分设计是在C-Mn钢的基础上采用V微合金化，并添加一定量的Cr元素，其设计思路为：①碳是最经济的合金元素、强化元素，因此在满足焊接性能的条件下尽可能提高碳含量；另外如果碳含量较低，轧制过程导盘容易结瘤，不利于表面质量；碳含量较高，钢液中的硫的活度较大，冶炼过程中有利于脱硫。②锰也是较经济的合金元素，可以起到固溶强化的作用，在提高强度的同时也提高韧性，降低钢的脆性转变温度。锰还能降低相变温度，使铁素体的晶粒细化。但是锰含量过高会造成管坯的中心偏析，导致钢管内壁的抗HIC性能降低。③铬具有与锰相同的固溶强化效果，但铬的凝固偏析因数仅为0.05，基本不存在偏析问题。因此，在低碳、低锰保证抗HIC性能的基础上，加入适量的铬保证最终的强度和韧性。④钢中加入钒，在奥氏体向铁素体转变过程中和转变后会析出VC和VN,具有明显的强化作用；V具有良好的铸造性能，在浇铸过程中不易产生横向和高温裂纹。而我国的钒资源丰富，价格较低。⑤Ti与N的亲和力较V更强，Ti与N的理想化学配比为3.42，钢液中如果添加少量的钛，将会导致与钒结合的氮原子所剩无几，氮与钛的优先结合将影响钒的析出强化效果。另外，当钢中同时加入V和Ti时，由于V、Ti都属于过渡族金属，它们的碳氮化合物的结构相似，能够互溶，从而形成多元的复杂析出物，热稳定性较高。而在正火处理的再加热过程中，Ti对V的回溶具有拖曳作用，使V不能充分的回溶，一方面，在后续的冷却过程中V的碳氮化合物的析出量减少；另一方面，未溶的碳氮化物占用了钢中一定量的碳，在奥氏体的局部区域造成贫碳区，在后续的冷却过程中促进了铁素体形核，从而使珠光体的体积分数下降。这两方面的因素都会导致钢的强度的下降。所以，本专利技术成分体系中不添加钛元素。作为优选，本专利技术所述抗硫无缝管线管的壁厚≤10mm，且外径与壁厚的比值≥18。本专利技术还提供一种如前所述抗硫无缝管线管的制备方法，包括下述步骤：取与所述抗硫无缝管线管具有相同化学成分的连铸圆坯，经环形炉加热、穿孔后制成毛管，毛管经精密斜轧机组轧制后得到荒管，荒管经微张力减径、步进式冷床冷却、正火处理后制成所述抗硫无缝管线管。无缝钢管的轧制过程要经过穿孔、轧制、微张力减径三次变形，本专利技术所述抗硫无缝管线管的制备方法通过合理控制每段的变形量和温度，从而获得良好的机械性能和抗硫化氢腐蚀性能，为正火处理提供良好的基础。其中，所述穿孔工序中，连铸圆坯的延伸率≥3；所述精密斜轧机组轧制工序中，毛管的延伸率≥1.5；所述微张力减径工序中，荒管进减径机的温度为800～900℃。优选的，所述穿孔和精密斜轧机组轧制工序中所用设备在加工制造所述抗硫无缝管线管前，先用于加工制造10～100支GBT699-2015标准中20牌号钢管，有助于提高所述抗硫无缝管线管的加工过程的顺行，提高产品质量。例如，在轧制20牌号钢管的过程中，穿孔工序用的导板表面会形成一层氧化膜，在穿孔过程中，氧化膜可阻止导板基体和高温钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正火态X52抗硫无缝管线管，其特征在于：其所含化学成分按质量百分数满足：0.13%≤C≤0.16%、0.15%≤Si≤0.35%、1.25%≤Mn≤1.40%、S≤0.0015%、P≤0.01%、0.15%≤Cr≤0.25%、0.04%≤V≤0.08%、0.02%≤Al≤0.04%、Ca≤0.0025%、N≤0.01%、Ti≤0.005%、Ni≤0.08%、Cu≤0.08%、Mo≤0.01%、Nb≤0.01%；余量为Fe及不可避免的杂质；且其碳当量Ceq≤0.43%。

【技术特征摘要】
1.一种正火态X52抗硫无缝管线管，其特征在于：其所含化学成分按质量百分数满足：0.13%≤C≤0.16%、0.15%≤Si≤0.35%、1.25%≤Mn≤1.40%、S≤0.0015%、P≤0.01%、0.15%≤Cr≤0.25%、0.04%≤V≤0.08%、0.02%≤Al≤0.04%、Ca≤0.0025%、N≤0.01%、Ti≤0.005%、Ni≤0.08%、Cu≤0.08%、Mo≤0.01%、Nb≤0.01%；余量为Fe及不可避免的杂质；且其碳当量Ceq≤0.43%。2.根据权利要求1所述的抗硫无缝管线管，其特征在于，其壁厚≤10mm，且外径与壁厚的比值≥18。3.如权利要求１或2所述抗硫无缝管线管的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：取与所述抗硫无缝管线管具有相同化学成分的连铸圆坯，经环形炉加热、穿孔后制成毛管，毛管经精密斜轧机组轧制后得到荒管，荒管经微张力减径、步进式冷床冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓叙燕，王学敏，李英真，胡楚江，冯莹，李玲霞，
申请(专利权)人：达力普石油专用管有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13