CN103627974A - 一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法 - Google Patents

一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型抗氢致裂纹管线钢板的简易生产方法，其成分按重量百分比为C 0.03～0.06%，Si 0.10～0.35%，Mn 0.4～0.8%，P≤0.010%，S≤0.010%，Nb≤0.0050%，Ti 0.002～0.020%，Mo≤0.02%，Cr 3.0～6.0%，Ni≤0.2%，Al≤0.060%，V≤0.010%，余量为Fe和杂质。采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1180℃～1220℃，终轧温度为820～870℃；随后空冷。得到的钢板具有优异的抗氢致开裂性能。

Description

一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法
技术领域
本发明涉及一种炼钢工艺，具体说是一种抗氢致裂纹管线钢板的简易生产方法，属于金属冶炼工艺技术领域。
背景技术
我国油气分布总体特征是分布广，产量不高，品质不高。已发现的油田多数集中在陆上东部地区，近年来西部地区及浅海大陆架发展很快，开发了一批重要油气田，特别是气田主要分布在西部，但是在油气开采过程中一个不得不面对的问题就是腐蚀。
对于油气田腐蚀，按照腐蚀介质可分为： CO2 腐蚀、H2S 腐蚀、多相流冲刷腐蚀和土壤腐蚀。按照腐蚀机制可分为三大类型：常规腐蚀和电化学腐蚀，如电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀等；流体力学化学腐蚀，如冲刷腐蚀、流体促进腐蚀、冲蚀腐蚀、空泡腐蚀等；固体力学化学腐蚀，如腐蚀疲劳、应力腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂等。
其中，H2S 主要来自储藏地层的气体或伴生气体，硫酸盐还原菌和某些化学品也会释放出H2S。硫化氢溶于水显弱酸性，其去极化腐蚀的阴极过程如下：
H2S = HS－ + H＋
HS－ = S2＋+ H＋
2H＋ +2e = H2 or 2H(进入金属导致氢脆或者开裂)
硫化铁膜溶解度非常低，是良导体，作为阴极，促进点蚀的发生。硫化物离子会减慢氢原子复合速率，造成氢分子积累，为氢原子进入金属提供动力。所以不仅造成点蚀，还经常导致金属开裂；硫化氢腐蚀是油气田四大腐蚀中最严重、最危险的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，通过成分设计和常规轧制工艺获得均匀的多边形铁素体、贝氏体组织，从而得到了优异的抗氢致开裂的钢板。
本发明通过下列技术实现：本发明提供一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，钢种成分按重量百分比为C 0.03～0.06%，Si 0.10～0.35%，Mn 0.4～0.8%， P≤0.010%，S≤0.010%，Nb ≤0.0050%，Ti 0.002～0.020%，Mo ≤0.02%，Cr 3.0～6.0%， Ni ≤0.2%，Al ≤0.060%，V≤0.010%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1180℃～1220℃，终轧温度为820～870℃；随后空冷。
本发明的进一步限定技术方案，前述的提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，通过轧制后，得到多边形铁素体/贝氏体型（PF+B）组织。
前述的提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，钢种成分按重量百分比为C 0.038%，Si 0.22%，Mn 0.53%， P 0.010%，S 0.002%，Nb  0.005%，Ti 0.017%，Mo 0.01%，Cr  4.06%， Ni 0.10%，Al  0.041%，V 0.007%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1190℃～1215℃，终轧温度为825～850℃；随后空冷。
进一步的，前述的提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，钢种成分按重量百分比为C 0.043%，Si 0.23%，Mn 0.49%， P 0.010%，S 0.003%，Nb  0.003%，Ti 0.019%，Mo 0.01%，Cr  3.89%， Ni 0.15%，Al  0.041%，V 0.006%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1200℃～1220℃，终轧温度为855～870℃；随后空冷。
本发明通过成分设计，其中铬作为钢板中的有益元素已被广为证实，铬能显著改变钢的抗腐蚀能力和抗氧化能力，有助于提高耐磨性和保持高温强度。Cr通过抑制阴极析氢来降低腐蚀速率，从而提高材料的耐蚀性，这与Cr元素本身属性相关，即固溶态Cr具有.的特质，使氢离子放电反应的驱动力增大，阴极还原变得困难，从而使整个腐蚀过程变得困难。
本发明具的有益效果：1、通过特殊的成分设计，添加廉价的铬合金，降低了合金成本；同时锰含量低，很大程度上降低了铸坯的中心偏析，利于钢板的抗氢致裂纹性能。加上简单的常规轧制工艺方法，不需控轧控冷以及后续的热处理，可以形成形状相互交织分布的金相组织，使得钢的韧性较好，抗氢致开裂性能提高。
2、本发明的轧制成型方法简单易行，只需进行简单的常规轧制后，直接空冷即可，免去了控制冷却用水的成本和控冷的工艺，降本的同时保证了板型的均匀性。生产工艺稳定，得到优异的抗氢致裂纹性能。
附图说明
图1为实施例1得到钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。
图2为实施例2得到钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。
具体实施方式
实施案例1
本实施例提供一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，钢种成分按重量百分比为C 0.038%，Si 0.22%，Mn 0.53%， P 0.010%，S 0.002%，Nb  0.005%，Ti 0.017%，Mo 0.01%，Cr  4.06%， Ni 0.10%，Al  0.041%，V 0.007%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1190℃～1215℃，终轧温度为825～850℃；随后空冷。
实施案例2
本实施例提供一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，钢种成分按重量百分比为C 0.043%，Si 0.23%，Mn 0.49%， P 0.010%，S 0.003%，Nb  0.003%，Ti 0.019%，Mo 0.01%，Cr  3.89%， Ni 0.15%，Al  0.041%，V 0.006%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1200℃～1220℃，终轧温度为855～870℃；随后空冷。
图1、2均为实施例得到钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图，组织均匀。仔细观察图2，可以发现基体上无明显的岛状组织，提高了钢板的抗H2S腐蚀性能。
在本实施例中，其成分按重量百分比如表1所示，抗氢致开裂性能见表2。
表1 本发明实施例的化学成分（wt%）
实施例 C Mn P S Si Ni Cr Ti Alt Nb Mo V
实施例1 0.038 0.53 0.010 0.002  0.22  0.10  4.06 0.017 0.041 0.005 0.01 0.007
实施例2 0.043 0.49 0.010 0.003  0.23  0.15  3.89 0.019  0.041 0.003  0.01 0.006 
表2 抗HIC性能
实施例 浸泡溶液 CLR% CTR% CSR%
实施例1 A 1.48 0.87 0.04
实施例2 A 0 0 0
可以看出，实施例1、2均具有优异的抗氢致裂纹性能，没有任何裂纹，完全满足NACE 0177-2005标准中的指标：CLR≤10% ，CTR≤3%，CSR≤2%。该生产方法简单易行，而且性能稳定，在满足基本力学性能的同时，还可以使材料的抗氢致裂纹性能完全合格。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，其特征在于：钢种成分按重量百分比为C 0.03～0.06%，Si 0.10～0.35%，Mn 0.4～0.8%， P≤0.010%，S≤0.010%，Nb ≤0.0050%，Ti 0.002～0.020%，Mo ≤0.02%，Cr 3.0～6.0%， Ni ≤0.2%，Al ≤0.060%，V≤0.010%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1180℃～1220℃，终轧温度为820～870℃；随后空冷。
2.根据权利要求1所述的提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，其特征在于：通过轧制后，得到多边形铁素体/贝氏体型（PF+B）组织。
3.根据权利要求1所述的提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，其特征在于：钢种成分按重量百分比为C 0.038%，Si 0.22%，Mn 0.53%， P 0.010%，S 0.002%，Nb  0.005%，Ti 0.017%，Mo 0.01%，Cr  4.06%， Ni 0.10%，Al  0.041%，V 0.007%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1190℃～1215℃，终轧温度为825～850℃；随后空冷。
4.根据权利要求1所述的提高钢板抗氢致裂纹的生产方法，其特征在于：钢种成分按重量百分比为C 0.043%，Si 0.23%，Mn 0.49%， P 0.010%，S 0.003%，Nb  0.003%，Ti 0.019%，Mo 0.01%，Cr  3.89%， Ni 0.15%，Al  0.041%，V 0.006%，余量为Fe和杂质；轧制工艺采用常规轧制工艺，奥氏体化温度为1200℃～1220℃，终轧温度为855～870℃；随后空冷。
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