CN100500917C - 抗硫腐蚀钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗硫腐蚀钢及其冶炼方法。该抗硫腐蚀钢可作为无缝管线管用钢，具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。该钢的化学成份重量百分比为：C0.08～0.14%、Si 0.20～0.30%、Mn 1.25～1.45%、Nb 0.03～0.05、Al0.02～0.05、Ti 0.02～0.05，其余为Fe和杂质。本发明的有益效果是，通过加入Nb、Ti两种微合金化元素，并将Al作为合金化元素引入抗硫腐蚀钢中，实现低碳当量和纵、横向高强度相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。
Description
技术领域
本发明涉及抗硫腐蚀钢及其冶炼方法。
背景技术
抗H2S腐蚀无缝管线管是高技术含量的产品，随着石油天然气资源的不断开采，酸性油气田不断增加，H2S含量越来越高，H2S不仅导致金属材料突发性的硫化物应力开裂，而且其毒性也威胁着人生安全，对抗H2S腐蚀无缝管线管要求的钢级亦越来越高，对管线管的抗腐蚀性能提出了更高的要求。
为提高线管用钢的抗H2S腐蚀性能，通常采用的技术措施有进行成分设计和/或改进冶炼工艺及轧管工艺、热处理工艺等。
在公开号为1351187A、公开日为2002年5月29日、专利号为00123128.6的发明专利说明书中，即公开了一种高洁净度高强韧性输气管线钢的制备方法。该管线钢的化学成份为化学成分为：C 0.066～0.086％，Si 0.139～0.339％，Mn 1.23～1.43％，Ti 0.009～0.029％，Nb 0.03～0.05％，V 0.03～0.05％，S<0.0008％，P<0.0015％，O<15PPm，N<30PPm，其余为铁Fe。相应的热机械控轧工艺制度为1200℃(加热)-1150℃(开轧)-(1000℃～950℃)(轧制)-(900℃～830℃)(终轧)-(500℃～400℃)(终冷)，水冷(15～30℃/s)。显微组织为针状铁素体AF+少量的准多边形铁素体+极少量的珠光体P+M/A组元。由本发明得到的管线钢不但具有更高的强度和很高的低温冲击韧性，而且能具有很好的抗硫化氢应力腐蚀能力。
在公开号为1142309C、授权公告日为2004年3月17日、专利号为00123185.5的发明专利说明书中，公开了一种超低碳高韧性抗硫化氢用X65级输气管线钢，该管线钢的主要化学成分(重量％)为：C 0.02～0.04％，Si 0.15～0.35％，Mn 1.4～1.6％，Nb 0.03～0.05％，V 0.02～0.04％，Mo 0.2～0.4％，S<0.0007％，P<0.0030％，其余为铁Fe，相应的热机械控轧工艺制度(TMCP)为1200℃(加热)-1150℃(开轧)-(1000℃～950℃)(轧制)-(900℃～830℃)(终轧)-(500℃～400℃)(终冷)，水冷(15～30℃/s)。显微组织为针状铁素体AF+少量的准多边形铁素体+M/A组元。由本发明得到的管线钢不但具有更高的强度和极高的低温冲击韧性，而且具有很好的抗硫化氢应力腐蚀能力。
目前，生产的抗H2S腐蚀管线钢，大多为用于生产抗H2S腐蚀焊管的板材，如上述两种方法均用于生产抗H2S管线钢板材。而现有抗H2S腐蚀无缝管线管，大多数钢种不能实现低冷裂纹系数(Pcm≤0.23％)下成分匹配和解决纵、横向高强度的问题。即使有少数钢种实现了在低冷裂纹系数(Pcm≤0.23％)下成分匹配和解决了纵、横向高强度的问题，但是通过配加其它高价格合金元素而实现的，不能经济地生产出抗硫腐蚀钢管线钢。X60级抗H2S腐蚀无缝管线管用钢目前仍是空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种抗硫腐蚀钢的冶炼方法，用于炼制无缝管线管用钢，具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其抗硫腐蚀钢的化学成份重量百分比为：C 0.08～0.14％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05％、Al 0.02～0.05％、Ti 0.02～0.05％，其余为Fe和杂质；
所述冶炼方法包括如下步骤：
①初炼，钢水终点控制C≥0.05％、P≤0.010％，出钢温度1620-1660℃，出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al块加入量1.0～1.5kg/t；
②精炼，采用钢包炉进行炉外精炼，精炼过程中喂A1线，将成品中Al含量控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t，出钢温度1595～1610℃。
所述杂质中P≤0.015％、S≤0.005％、N≤0.01％。
该钢的冷裂纹系数Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
该钢的碳当量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
本发明的有益效果是，通过加入Nb、Ti两种微合金化元素，并将Al作为合金化元素引入抗硫腐蚀钢中，实现低碳当量和纵、横向高强度相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可达到X60级抗H2S腐蚀无缝管线管用钢的要求，因此能广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。冶炼方法可精确控制钢水成分，提高产品的稳定性，以满足高质量抗硫腐蚀钢对钢水质量的要求。
附图说明
图1是本发明抗硫腐蚀钢实施例1的金相图；
图2是本发明抗硫腐蚀钢实施例2的金相图；
图3是本发明抗硫腐蚀钢实施例3的金相图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其抗硫腐蚀钢的化学成份重量百分比为：C 0.08～0.14％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05％、Al 0.02～0.05％、Ti 0.02～0.05％，其余为Fe和杂质；
所述冶炼方法包括如下步骤：
①初炼，钢水终点控制C≥0.05％、P≤0.010％，出钢温度1620-1660℃，出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al块加入量1.0～1.5kg/t；
②精炼，采用钢包炉进行炉外精炼，精炼过程中喂A1???线，将成品中Al含量控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t，出钢温度1595～1610℃。该冶炼方法可精确控制钢水成分，提高产品的稳定性，以满足高质量抗硫腐蚀钢对钢水质量的要求。
所述杂质中P≤0.015％、S≤0.005％、N≤0.01％。
该钢的残余元素：Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.03％、B≤0.0005％，且Cu+Mo+Cr≤0.50％。
该钢的冷裂纹系数Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
该钢的碳当量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
通过加入Nb、Ti两种微合金化元素，并将Al作为合金化元素引入抗H2S腐蚀无缝管线管钢中，实现低碳当量和纵、横向高强度相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。
实施例：
1、冶炼操作
1.1初炼钢水控制
终点控制和出钢温度见下表：
| 钢号 | C | P | T(℃) |
| X60 | ≥0.05 | ≤0.010 | 1620-1660 |
出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量：按2.5～3.5kg/t，Al块加入量：按1.0～1.5kg/t。
1.2、钢包炉(LF炉)精炼
喂A1线，将成品Al控制在0.02～0.05％，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t。
白渣保持时间≥15min，且每隔5分钟检查精炼渣的颜色。
出钢温度：浇铸φ220及以下规格，第一炉按1600～1610℃控制；浇铸φ280及以上规格，第一炉按1595～1605℃控制；第二炉及以后炉次可降低5～10℃。
控制吹氩强度，保持钢液蠕动，严禁钢液裸露，净吹时间≥6min。
2、冶炼成分
冶炼成分如下表：
| 炉号 | C | Si | Mn | Nb | Ti | Al | P | S |
| 0683233 | 0.08 | 0.22 | 1.44 | 0.03 | 0.025 | 0.045 | 0.012 | 0.004 |
| 0682378 | 0.11 | 0.27 | 1.35 | 0.036 | 0.035 | 0.036 | 0.008 | 0.003 |
| 0381821 | 0.14 | 0.30 | 1.25 | 0.048 | 0.045 | 0.020 | 0.012 | 0.005 |
3、金相组织
参见图1、图2和图3，金相组织为回火索氏体+铁素体，晶粒细小(晶粒度10.0级)，且组织均匀，可获得高强度和高韧性的性能，且完全满足抗H2S腐蚀要求。
4、性能检测
性能检测结果如下表：
5、抗腐蚀检测
抗腐蚀检测结果如下表：
Claims (7)
1、抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其抗硫腐蚀钢的化学成份重量百分比为：C 0.08～0.14％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05％、Al 0.02～0.05％、Ti 0.02～0.05％，其余为Fe和杂质；
所述冶炼方法包括如下步骤：
①初炼，钢水终点控制C≥0.05％、P≤0.010％，出钢温度1620-1660℃，出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，A1块加入量1.0～1.5kg/t；
②精炼，采用钢包炉进行炉外精炼，精炼过程中喂A1线，将成品中Al含量控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t，出钢温度1595～1610℃。
2、如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是：所述步骤②精炼过程中，白渣保持时间≥15min，且每隔5分钟检查精炼渣的颜色。
3、如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是：所述步骤②精炼过程中，控制吹氩强度，保持钢液蠕动，严禁钢液裸露，净吹时间≥6min。
4、如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是：所述杂质中P≤0.015％、S≤0.005％、N≤0.01％。
5、如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是：该钢的残余元素：Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.03％、B≤0.0005％，且Cu+Mo+Cr≤0.50％。
6、如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是：该钢的冷裂纹系数Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
7、如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是：该钢的碳当量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
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