CN103695788A - 耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺，熔炼成分按重量百分比计C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.5％～1.0％，Cr：0.70％～1.20％，Mo：0.30％～0.50％，Ti：0.05％～0.12％，Al：0.02％～0.04％；转炉熔炼出钢量至1/4时加入合金料顺序为钢芯铝、BaAlSi、低碳锰铁、低碳铬铁和硅铁；白渣精炼碱度为5.5～6.5；中间包钢水过热度为20±5℃，拉速2.2～2.5m/min；高线轧制加热温度1080～1160℃，开轧温度960～1040℃，精轧温度920℃～980℃，轧速80～95m/s，吐丝温度850～900℃；斯太尔摩控冷冷却速度4～5℃/S。本发明工艺生产的盘条，耐蚀钢抗拉强度≥600MPa、屈服强度≥500MPa、延伸率≥15%，既满足H₂S腐蚀又满足CO₂腐蚀，还满足H₂S和CO₂复合作用下耐腐蚀，应力腐蚀试验加载力为0.90屈服强度。

Description

耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺

技术领域

本发明属于海洋软管生产技术领域，特别涉及一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺。

背景技术

我国具有丰富的海洋油气资源，随着陆上油气资源的逐渐枯竭，发展先进的海洋工程材料，已是刻不容缓。海洋软管就是一种应用于海洋输送管道中的新型海洋工程材料，它是由聚合物材料和金属材料组成的具有多层独立结构的复合挠性管，内层和外层是由高分子聚合材料连续挤出制成，中间层是由多层高强度钢带（或相互咬合的扁钢）螺旋缠绕而成。目前在海洋软管中，海洋输送介质中常常含有高压高浓度的CO₂、H₂S等腐蚀性气体，这些气体可以通过内层对海洋软管的中间层钢材造成腐蚀，造成软管失效，产生重大的经济损失。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺，包括如下步骤：

（1）熔炼成分按重量百分比计，其化学成分配比为：C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.5％～1.0％，Cr：0.70％～1.20％，Mo：0.30％～0.50％，Ti：0.05％～0.12％，Al：0.02％～0.04％，P≤0.015％，S≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；

（2）采用110t转炉熔炼，废钢比控制在10%左右，终点碳含量≥0.04%，使用低碳硅锰、低碳铬铁和硅铁合金化，终脱氧使用钢芯铝和BaAlSi终脱氧，出钢量至1/4时开始加入合金料，合金加入顺序为钢芯铝、BaAlSi、低碳锰铁、低碳铬铁和硅铁，在保证脱氧完全的同时，钢中Alt≤0.04%；

（3）LF精炼过程采用高碱度白渣精炼，碱度控制在5.5～6.5，白渣时间不小于30min，氩气压力不超过0.2Mpa，流量约50～80nm³/min，软吹时间≥10min；

（4）VD真空冶炼真空度≤67Pa时保持≥15分钟，同时采用弱吹氩搅拌；破空后喂CaSi丝Φ13mm100m，保持软吹氩≥10分钟，软吹氩搅拌结束到连铸开浇间隔时间≥8分钟；

（5）连铸小方坯横截面尺寸为150mm×150mm，全程保护浇注，使用方坯包晶钢用保护渣和低碳中包覆盖剂，中间包钢水过热度控制在20±5℃，拉速为2.2～2.5m/min，采用结晶器和末端电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流为350A，频率为4Hz，末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz；

（6）高线轧制时，加热采用步进式双蓄热二段或三段式加热炉加热，加热温度控制在1080～1160℃，开轧温度控制在960～1040℃，精轧温度控制在920℃～980℃，轧速控制在80～95m/s，吐丝温度为850～900℃；

（7）斯太尔摩控冷采用延迟型模式，冷却速度为4～5℃/S，风机风门全关，保温盖除1#开外，其余全关，辊道速度为0.12～0.18m/s，前快后慢。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明工艺生产的盘条，具有高强度高耐蚀性，耐蚀钢抗拉强度≥600MPa、屈服强度≥500MPa、延伸率≥15%。此强度远远高于常规使用的抗H₂S应力腐蚀钢强度水平，能够适应更为复杂的腐蚀环境，既满足H₂S应力腐蚀，又满足CO₂腐蚀，还满足H₂S和CO₂二者复合作用下耐腐蚀，应力腐蚀试验加载力为0.90屈服强度。

具体实施方式:

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：

一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺，包括如下步骤：

（1）熔炼成分按重量百分比计，其化学成分配比为：C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.5％～1.0％，Cr：0.70％～1.20％，Mo：0.30％～0.50％，Ti：0.05％～0.12％，Al：0.02％～0.04％，P≤0.015％，S≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

（2）采用110t转炉熔炼(区别于电炉冶炼)，废钢比控制在10%左右，终点碳含量≥0.04%，以防止钢水过氧化，同时减少增碳剂用量及带入的杂质。使用低碳硅锰、低碳铬铁和硅铁合金化，终脱氧使用钢芯铝和BaAlSi终脱氧，出钢量至1/4时开始加入合金料，合金加入顺序为钢芯铝、BaAlSi、低碳锰铁、低碳铬铁和硅铁，在保证脱氧完全的同时，钢中Alt≤0.04%，以减少钢中硬质夹杂总量。

（3）LF精炼过程采用高碱度白渣精炼，碱度控制在5.5～6.5，白渣时间不小于30min。为防止钢液裸露，氩气压力不应超过0.2Mpa，流量约50～80nm³/min，软吹时间≥10min，保证夹杂物充分上浮、聚集、长大和排除。

（4）VD真空冶炼要求真空度≤67Pa时保持≥15分钟，同时采用弱吹氩搅拌；破空后喂CaSi丝（Φ13mm）100m，保持软吹氩≥10分钟；软吹氩搅拌结束到连铸开浇间隔时间≥8分钟。

（5）连铸小方坯横截面尺寸为150mm×150mm，全程保护浇注，使用方坯包晶钢用保护渣和低碳中包覆盖剂，中间包钢水过热度控制在20±5℃，以减少中心偏析，拉速为2.2～2.5m/min，要求过程中拉速平稳，防止因拉速波动引起卷渣和中心偏析恶化。采用结晶器和末端电磁搅拌，减小中心偏析和疏松，结晶器电磁搅拌电流为350A，频率为4Hz，末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz。

（6）高线轧制时，加热采用步进式双蓄热二段或三段式加热炉加热，加热温度控制在1080～1160℃，在促进碳扩散、减小中心偏析的同时，避免奥氏体晶粒过分粗大和脱碳严重；开轧温度控制在960～1040℃；精轧温度控制在920℃～980℃；轧速控制在80～95m/s；吐丝温度为850～900℃。

（7）斯太尔摩控冷采用延迟型模式，冷却速度为4～5℃/S。风机风门全关，保温盖除1#开外，其余全关，辊道速度为0.12～0.18m/s，前快后慢。

具体实施例：

实施例1：规格：φ14mm1炉，共101.2t

（1）熔炼成分：C=0.14%，Si=0.39%，Mn=0.62%，P=0.011%，S=0.0019%；Alt=0.030%；精炼渣碱度6.3，白渣精炼33min，软吹12min，中包温度1544℃（中间包钢水过热度为23℃），拉速为2.2m/min；结晶器电磁搅拌电流为350A，频率为4Hz，末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz；方坯横截面尺寸为150mm×150mm。

（2）加热温度：1110-1135℃，开轧温度：970-1000℃；精轧温度：940-970℃；轧速85m/s；吐丝温度：868-880℃；辊道速度0.15m/s；风机风门全关，保温盖除1#开外，其余全关。

SSC试验结果如下：

注：应力腐蚀试验加载力为90%屈服强度。

HIC试验结果如下：

注：试验溶液为海水；H₂S分压为0.09Mpa，CO₂分压为0.64MPa；温度为25±3℃。

腐蚀速率如下：

综上可见，通过合理的成分设计和严格的工艺操作，得到的产品在耐高压力高浓度酸环境腐蚀下表现良好，其SSC结果符合NACETM01-77应力腐蚀检验标准、HIC结果符合NACETM0284-2011检验标准、腐蚀速率也达到了产品设计要求。

实施例2：规格：φ10mm1炉，共103.6t

（1）熔炼成分：C=0.12%，Si=0.34%，Mn=0.89%，P=0.013%，S=0.0025%；Alt=0.035%；精炼渣碱度6.1，白渣精炼31min，软吹12min；中包温度1542℃（中间包钢水过热度为21℃），拉速为2.3m/min；结晶器电磁搅拌电流为350A，频率为4Hz，末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz；方坯横截面尺寸为150mm×150mm。

（2）加热温度：1110-1145℃；开轧温度：980-1010℃；精轧温度：945-965℃；轧速85m/s；吐丝温度：870-884℃；辊道速度0.15m/s；风机风门全关，保温盖除1#开外，其余全关。

SSC试验结果如下：

注：应力腐蚀试验加载力为90%屈服强度。

HIC试验结果如下：

注：试验溶液为海水；H₂S分压为0.09Mpa，CO₂分压为0.64MPa；温度为25±3℃。

腐蚀速率如下：

综上可见，通过合理的成分设计和严格的工艺操作，得到的产品在耐高压力高浓度酸环境腐蚀下表现良好，其SSC结果符合NACETM01-77应力腐蚀检验标准、HIC结果符合NACETM0284-2011检验标准、腐蚀速率也达到了产品设计要求。

实施例3：规格：φ14mm1炉，共99.89t

（1）熔炼成分：C=0.06%，Si=0.22%，Mn=0.79%，P=0.012%，S=0.0021%；Alt=0.023%；精炼渣碱度6.0，白渣精炼32min，软吹13min；中包温度1543℃（中间包钢水过热度为22℃），拉速为2.4m/min；结晶器电磁搅拌电流为350A，频率为4Hz，末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz；方坯横截面尺寸为150mm×150mm。

（2）加热温度：1110-1140℃；开轧温度：975-1010℃；精轧温度：935-975℃；轧速85m/s；吐丝温度：865-878℃；辊道速度0.15m/s；风机风门全关，保温盖除1#开外，其余全关。

SSC试验结果如下：

注：应力腐蚀试验加载力为90%屈服强度。

HIC试验结果如下：

注：试验溶液为海水；H₂S分压为0.09Mpa，CO₂分压为0.64MPa；温度为25±3℃。

腐蚀速率如下：

综上可见，通过合理的成分设计和严格的工艺操作，得到的产品在耐高压高浓度酸环境腐蚀条件下表现良好，其SSC结果达到了NACETM01-77应力腐蚀检验标准、HIC结果达到了NACETM0284-2011检验标准、CO₂腐蚀速率也达到了产品设计要求。

本发明盘条生产工艺特征为：转炉冶炼→LF炉外精炼→VD真空冶炼→连铸→探伤、修磨→加热→轧制→吐丝→斯太尔摩风冷→集卷→检验→入库等。成品规格为φ14mm或φ10mm，抗拉强度(σ_b)600MPa～700MPa、伸长率(A_11.3)15％～20％，组织为铁素体加珠光体。

本发明工艺生产的盘条，具有高强度高耐蚀性，耐蚀钢抗拉强度≥600MPa、屈服强度≥500MPa、延伸率≥15%。此强度远远高于常规使用的抗H₂S应力腐蚀钢强度水平，能够适应更为复杂的腐蚀环境，既满足H₂S应力腐蚀，又满足CO₂腐蚀，还满足H₂S和CO₂二者复合作用下耐腐蚀，应力腐蚀试验加载力为0.90屈服强度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术。

Claims (1)

1.一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：一种耐高压、高浓度酸腐蚀的海洋软管用盘条生产工艺，包括如下步骤：

（1）熔炼成分按重量百分比计，其化学成分配比为：C：0.05％～0.15％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.5％～1.0％，Cr：0.70％～1.20％，Mo：0.30％～0.50％，Ti：0.05％～0.12％，Al：0.02％～0.04％，P≤0.015％，S≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；

（2）采用110t转炉熔炼，废钢比控制在10%左右，终点碳含量≥0.04%，使用低碳硅锰、低碳铬铁和硅铁合金化，终脱氧使用钢芯铝和BaAlSi终脱氧，出钢量至1/4时开始加入合金料，合金加入顺序为钢芯铝、BaAlSi、低碳锰铁、低碳铬铁和硅铁，在保证脱氧完全的同时，钢中Alt≤0.04%；

（3）LF精炼过程采用高碱度白渣精炼，碱度控制在5.5～6.5，白渣时间不小于30min，氩气压力不超过0.2Mpa，流量50～80nm³/min，软吹时间≥10min；

（4）VD真空冶炼真空度≤67Pa时保持≥15分钟，同时采用弱吹氩搅拌；破空后喂CaSi丝Φ13mm100m，保持软吹氩≥10分钟，软吹氩搅拌结束到连铸开浇间隔时间≥8分钟；

（5）连铸小方坯横截面尺寸为150mm×150mm，全程保护浇注，使用方坯包晶钢用保护渣和低碳中包覆盖剂，中间包钢水过热度控制在20±5℃，拉速为2.2～2.5m/min，采用结晶器和末端电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流为350A，频率为4Hz，末端电磁搅拌电流为500A，频率为12Hz；

（6）高线轧制时，加热采用步进式双蓄热二段或三段式加热炉加热，加热温度控制在1080～1160℃，开轧温度控制在960～1040℃，精轧温度控制在920℃～980℃，轧速控制在80～95m/s，吐丝温度为850～900℃；

（7）斯太尔摩控冷采用延迟型模式，冷却速度为4～5℃/S，风机风门全关，保温盖除1#开外，其余全关，辊道速度为0.12～0.18m/s，前快后慢。