一种抗腐蚀无缝集输管线管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种抗腐蚀无缝集输管线管，其化学元素质量百分含量为：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%；余量为Fe和其他不可避免的杂质。同时，还公开了该抗腐蚀无缝集输管线管的制造方法。本发明专利技术所述的集输管线管具备较高的强度，优良的焊接性能，良好的冲击性能等综合力学性能，且具有优质的抗CO2/H2S腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金领域，尤其涉及一种低合金钢及其制造方法。
技术介绍
集输管线管是连接油、气井与油田的油、气综合处理装置之间的管道。由于集输管线管输送的介质一般是未经过脱盐、脱水、脱硫等一系列处理的石油或天然气，因此，除了要求其具有一定的强度、冲击性能和焊接性能之外，还要求其具有一定的抗h2s/co2腐蚀性倉泛。近年来，油田技术管线的腐蚀情况越来越严重，受到个别集输管线管腐蚀穿孔爆发的影响，集输管线管腐蚀失效的数量大幅度地增加。例如某一油田在2011年内共发生1136次腐蚀穿孔，其中地面集输管线系统腐蚀穿孔共计1103处，该数据与2010年相比较增长了 188%。一般而言，集输管线管所使用的材质为20#、20G、16Mn、L360、L245、L290&Q235等钢材料，其中20#钢所使用的比例占75%。集输管线管的腐蚀失效多发生于污水及高含水原油系统中，这些系统中富含CO2和H2S,而Cr含量高达140g/L，其具有腐蚀环境恶劣和腐蚀机理复杂等特点。为了避免油田中高浓度的Cl—和高含量的0)2、&5腐蚀集输管线管，现有技术使用双相不锈钢管线管，但生产制造双相不锈钢管线管成本高昂。公开号为JP6336639A，公开日为1993年5月28日，名称为“具有优良的抗酸及抗二氧化碳腐蚀性能的管线钢”的日本专利文献，其公开了一种具有抗CO2性能的管线钢，它的化学成分的质量百分配比为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，余量为 Fe 和其他不可避免的杂质。该专利文献阐述了 Cr含 量< O. 25%的抗H2S/C02腐蚀性的集输管线管，这种管线管具有一定的抗CO2腐蚀性能，并且其生产成本也较低。但是这种集输管线管仅通过低含量Cr的合金化处理，在腐蚀性介质中所形成的腐蚀产物膜对钢材料基体的保护性能较为有限，难以满足含高浓度Cl—采出液用户对于抗H2S/C02腐蚀性能的要求。公开号为CN101082383A，公开日为2007年12月5日，名称为“一种抗硫化氢腐蚀油气集输用无缝管及其制造方法”的中国专利文献记载了一种气集输用无缝管，其化学成分质量百分比(wt. %)为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，其余为 Fe 和不可避免的杂质，管线钢在冶炼中经过钙处理，CA/S3 I。本专利技术采用较低的碳，改善了组织偏析，并通过钙处理改变夹杂物形态，但是该专利技术由于采用超细晶粒的钒钛合金，相应地也提高了无缝管的生产成本。由此可见，现有的集输管线管要么添加了大量昂贵的合金元素，要么不满足抗高浓度Cl—及高含量H2S/C02腐蚀性能的要求
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗腐蚀无缝集输管线管，其通过合理的成分设计，使获得的集输管线管具备较高的强度，优良的焊接性能，良好的冲击性能等综合力学性能，且具有优质的抗co2/h2s腐蚀性能。本专利技术的另一目的在于提供该抗腐蚀无缝集输管线管的制造方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了一种抗腐蚀无缝集输管线管，其化学元素质量百分含量为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% ;余量为Fe和其他不可避免的杂质。本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管，采用了低C和低Cr含量，并添加了适量的W元素，以在Cr元素和W元素之间产生合金作用，同时还可以添加适量的合金元素Cu、Ni、V、Ti、Nb 及 Mo。本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管的碳当量Ceq ( O. 43。本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管的冷裂敏感指数Pcm ( O. 20。冷裂敏感指数Pcm ( O. 20且碳当量Ceq ^ O. 43,使该集输管线管具有优良的焊接性能。本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管中各化学元素的设计原理如下C :C可以有效提高钢种的强度，但是当其含量过高时，易形成碳化物在晶界析出，造成晶界局部贫Cr区的出现，从而降低钢种的抗腐蚀性能和焊接性能。因此，在本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管中采用的含碳量为O. 04 O. 10%。Si =Si可以固溶于铁素体以提高钢种的屈服强度，但是其含量也不宜过高，在本专利技术的技术方案中应将含硅量控制在O. 10 O. 35%。Mn =Mn主要溶于铁素体并起钢种强化作用，不过含量太高的Mn则会降低钢种的焊接性能及耐腐蚀性。因此，本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管的Mn含量范围是O. 3 O.8%。Cr =Cr能够在腐蚀介质中形成非晶态保护膜，可以大幅度地提高钢种抗局部腐蚀和均匀腐蚀能力。可是Cr含量过高，会导致钢种焊接性能下降，同时导致生产成本上升。因此，在本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管中需要将Cr含量控制为O. 55 I. 25%。W ff是强碳化物形成元素，其可以有效地细化晶粒，并在腐蚀介质中促进合金表面形成致密的腐蚀保护薄膜，不过在本技术方案中，W的添加量也不宜太高，应控制在O.06 O. 55%。Al A1是传统脱氧固氮元素，其能与氮元素形成A1N，而化合物AlN有利于提高钢材料的韧性。所以，将本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管采用含量为O. 01 O. 05%的Al。Ca :Ca元素可以净化钢液,促使MnS杂质球化,提高钢材料的抗腐蚀性能。但当Ca含量过高时，易形成粗大的非金属夹杂物，因此，本专利技术的抗腐蚀无缝集输管线管中的Ca元素的含量应控制在O. 0005 O. 006%。Cu =Cu元素有助于提高钢种的抗腐蚀性能，但是其含量过高时，会降低钢种的机械性能。因而，本专利技术的技术方案所采用的Cu含量不大于O. 2%。Ni =Ni可以有效地提升钢种耐腐蚀性能， 但是其含量过高时，会大幅地增加钢种的合金成本。因而，本专利技术的技术方案所采用的Ni含量不大于O. 2%。V V元素所形成的碳氮化物在铁素体中析出，其可以在冷却过程中提高钢材料的强度，同时提高钢材料的焊接性能。在本专利技术所述的抗腐蚀无缝集输管线管中的V含量不大于O. 05%。Ti Ti元素是强碳氮化物的形成元素，它与N和C能形成TiN和TiC的化合物，并在均热和再加热过程中均可以起到细化奥氏体晶粒的作用，从而提高钢材料的焊接性能。在本专利技术的技术方案中需要将其含量控制在< O. 03%。Nb Nb元素也是强碳氮化物的形成元素，其可以有效地提高材料强韧性。在本专利技术的技术方案中应将其含量范围设定为< O. 05%。Mo =Mo元素有助于提高钢种的韧性和抗局部腐蚀性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗腐蚀无缝集输管线管，其特征在于，其化学元素质量百分含量为：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%；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种抗腐蚀无缝集输管线管，其特征在于，其化学元素质量百分含量为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% ;余量为Fe和其他不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的抗腐蚀无缝集输管线管，其特征在于，其碳当量Ceq≤ O. 43。3.如权利要求I或2所述的抗腐蚀无缝集输管线管，其特征在于，其冷裂敏感指数Pcm ≤ O. 20。4.一种抗腐蚀无缝集输管线管的制造方法，其特征在于，依次包括冶炼、铸造、加热和轧制步骤，其中在冶炼步骤控制各化学元素质量百分含量为C 0. 04 O. 10% ；Si 0. 10 .O. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：田青超，羊东明，杨志勇，吕庆刚，尹学东，张志宏，葛鹏莉，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：