CN104404383A - 一种超低碳抗硫化氢腐蚀x80管线钢及制备方法 - Google Patents

一种超低碳抗硫化氢腐蚀x80管线钢及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢及制备方法，属于管线钢技术领域。该管线钢化学成分重量百分数为：：C 0.02～0.04％、Si 0.20～0.40％、Mn 0.90～1.10％、Cu 0.20～0.26％、Cr 0.40～0.70％、Nb 0.02～0.04％、Ni 0.20～0.40％、Mo 0.20～0.30％、Ti 0.01～0.03％，V 0.04～0.07％P≤0.03％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。采用TMCP制备，对组织进行控制并细化晶粒，利用在奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区的较低温度区域进行多道次轧制，配合较快的冷却速度20～30℃/s以获得贝氏体+铁素体组织为主的细晶组织；以保障管线钢具有高强度、高韧性和抗HIC性能。

Description

一种超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢及制备方法
技术领域
本发明属于管线钢技术领域，特别涉及一种超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢及制备方法。
背景技术
中国腐蚀与防护学会、中国石油学会和中国化工学会联合调查数据表明，各行各业由于腐蚀造成的损失平均约占国民生产总值的3％，对于石油工业来说，因腐蚀所导致的损失更为严重，约占中国石油工业产值的6％左右。石油工业使用的各种油气管失效的70％与腐蚀有关，如果采用高性能耐腐蚀材料并采取适当的防护措施，腐蚀损失的30％～40％可以得到挽回。
H2S应力腐蚀是输送钢管腐蚀失效的重要形式之一。它不仅造成因裂纹而引起的油、气的泄漏，而且往往会造成重大的经济损失、人员伤亡以及环境污染等。目前世界油气田中大约1/3含有H2S气体。我国的几大油气田(如四川、长庆、中原、华北、塔里木油气田等)都含有不同程度的H2S，因腐蚀破坏而造成的泄漏甚至爆炸事故时有发生，例如，四川天然气输气管道多次因腐蚀导致爆炸燃烧事故，已造成大量生命和财产损失。硫化氢对输送管线的腐蚀随着输送压力的提高而增大，在当前普遍采用高钢级管线钢进行高压输送的发展趋势下，高压输送管道的H2S腐蚀问题日益突出，因此，开发和应用抗H2S腐蚀输送钢管对保障石油天然气输送、人民生命财产安全和生态安全意义重大。
提高管线钢的抗HIC性能，要求管线钢具有高纯净度、减少成分偏析、适当的合金化、均匀的微观组织等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢及制备方法，采用较低的C和Mn以减少成分偏析，提高抗HIC性能；略微增加Cr含量以增强抗HIC性能和管线钢的碳当量从而保障强度达到X80级别；加入微量Nb、V、Ti微合金元素，结合热轧控轧控冷工艺，获得贝氏体+铁素体组织，以保障管线钢具有高强度、高韧性和抗HIC性能。
本发明管线钢化学成分重量百分数为：：C 0.02～0.04％、Si 0.20～0.40％、Mn0.90～1.10％、Cu 0.20～0.26％、Cr0.40～0.70％、Nb 0.02～0.04％、Ni0.20～0.40％、Mo 0.20～0.30％、Ti 0.01～0.03％，V 0.04～0.07％P≤0.03％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。
元素对钢材抗H2S腐蚀的影响说法不一。一般认为，C、S、P、Mn、Ni、N对抗H2S腐蚀不利，尤其对材料抗SSCC性能不利；而Cr、Mo、Cu、Ca、B、Ti、V有利于抗H2S腐蚀；如Ca能改善MnS夹杂物的形状，使其由长条形变成球形，Cu能抑制H2进入钢材内部等。
本发明合金元素作用如下：
C的影响：
对于低温条件使用的钢材，当钢中碳含量超过0.04％时，继续增加碳含量将导致钢材的抗氢致腐蚀(HIC)能力下降，使裂纹率突然增加，超过0.05％的碳含量将导致Mn和磷的偏析加剧；当碳含量小于0.04％时，可防止HIC产生。S的影响：
S是钢中影响钢的抗HIC能力和抗SSCC能力的主要元素。研究表明当钢中S含量大于0.05％时，随着钢中S含量的增加，HIC的敏感性显著增加；当钢中S含量小于0.002％时，HIC明显降低。在X42等低强度管线钢中，S含量低于0.002％时，裂纹长度率接近于零；然而由于S易与Mn结合生成MnS夹杂物，当MnS夹杂变成粒状夹杂物时，随着钢强度的增加(如X65管线钢等)，单纯降低S含量不能防止HIC，当S含量降到20×10-6时，其裂纹长度比仍高达30％以上。Mn对钢中硫偏析的影响较大，其含量直接影响硫化锰夹杂物的多少，只有在Mn和S的质量分数之积达到一定值时，才容易产生MnS夹杂物。如果控制好S的含量，有利于减少MnS的数量。为了达到理想的抗H2S腐蚀效果，钢中S含量必须控制在0.002％以下。
P的影响：
在钢的凝固过程中，由于受碳对凝固前沿溶质扩散行为的影响，P偏析会显著增加，尤其在铸坯凝固末端会产生磷的富集，成为氢的聚集源。因此，在抗H2S腐蚀钢中，P控制同样十分重要。一般要求成品钢材[P]小于0.010％，国外实际控制水平在0.005％～0.010％之间。
Mn的影响：
Mn是扩大奥氏体区的元素，钢中含有一定量的Mn可减弱S的有害作用，Mn含量提高可增加随后冷却的珠光体组织，在钢中加入适量的Mn可提高钢的淬透性，同时起固溶强化作用，可补偿低碳所造成的强度损失。然而考虑要防止HIC的产生，Mn含量不应太高。有研究表明Mn含量低于1.2％时，裂纹敏感率(CSR)及裂纹长度敏感率(CLR)较低，表明材料对HIC不敏感；Mn含量超过1.2％时，CSR和CLR急剧升高，材料对HIC的敏感性增大。因此，控制钢中Mn的含量，对提高钢材的抗H2S腐蚀性能有重要意义。
Cr的影响：
Cr含量对钢的抗硫化性能的影响很大，钢中Cr含量愈多，S对钢的相对腐蚀就愈小。在高温H2S或H2S-H2的腐蚀介质中，一般常用钢为Cr-Mo钢及Cr-Ni钢，在有些腐蚀较为严重部位，采用Cr-Al合金，其机理在于钢中Cr有抑制硫醇吸附的作用,并且Cr含量在5％以上时，会在所形成的表面膜内产生稳定的尖晶石型FeCr2S4，但对H2S来说，只有当Cr含量大于12％时，腐蚀速率才明显降低。
Mo的影响：
Mo是扩大γ相区，推迟γ-α相变是先析出铁素体形成、促进针状铁素体形成的主要元素，对控制相变组织起重要作用。
Cu的作用：
Cu可改善钢的耐蚀性，提高钢的抗HIC性能，还可通过固溶强化提高钢的强度。
Ni的作用：
Ni的加入主要是防止Cu在钢中引起的热脆性，且可以提高钢的韧性。
Nb、V、Ti的作用：
Nb、V、Ti为重要的微合金化元素。Nb对晶粒细化的作用十分明显，V具有较高的析出强化作用，Ti是强的固氮元素，细小的TiN粒子可有效地阻碍板坯再加热时的奥氏体晶粒长大，同时对改善焊接热影响区的冲击韧性有明显作用。
申请号为200910033695.2的专利“抗硫化氢腐蚀管线用钢及其生产方法”提供了一种X80级别的抗硫化氢腐蚀管线钢，与本发明钢相比该专利其成分中C含量(0.05％～0.10％)略高，合金体系中没有Cr，本发明中C含量更低并且添加Cr可以使得本发明钢的抗硫化氢腐蚀性能更好。此外，申请号为00123185.5的专利“一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢”的中国专利申请公开了一种超低碳高韧性抗硫化氢用X65级输气管线钢，该专利为X65级别抗硫化氢管线钢，强度较低，且钢中不含Cr，Mn(1.4％～1.6％)含量也较高。
本发明提供的超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢采用TMCP制备方法，在工艺中控制的技术参数如下：
即：1200℃加热；轧制道次分配为50-35-25-18-10-6共五道；控轧控冷工艺为出加热炉后空冷到1100℃，然后第一道次从50mm板坯厚度轧制到35mm，第二道次从35mm轧制到25mm，然后空冷到940℃，第三道次从25mm轧制到18mm，然后第四道次从18mm轧制到10mm，然后空冷到830℃，第五道次从10mm轧制到6mm，最后以20～30℃/s的冷速水冷至400℃。采用该TMCP工艺的依据是：对组织进行控制并细化晶粒，利用在奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区的较低温度区域进行多道次轧制，配合较快的冷却速度20～30℃/s以获得贝氏体+铁素体组织为主的细晶组织。
附图说明
图1为发明钢的金相组织。
具体实施方式
实施实例：
采用真空感应炉熔炼，锻造并加工成50*50*100的方坯，在小型轧机上进行控轧控冷，轧制成6mm厚的板材，表1为化学成分，表2为机械性能，金相组织为图1。依据NACE TM0284—2003(国标GB/T8650-2006：管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法)进行抗HIC实验，试样外表面未发现鼓泡现象，裂纹长度率CLR，裂纹厚度率CTR、裂纹敏感率CSR均为零。依据NACETM0177—1996(国标GB/T 4157-2006：金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验)进行抗SSCC实验，施加的初始应力值为72％Rm＝413MPa，3件平行试样在720小时腐蚀试验后均未断裂，即在本试验条件下送检试验钢材应力腐蚀的临界应力R(scc)th＞72％Rm。该发明钢具有良好的抗硫化氢腐蚀性能。
表1实施实例管线钢的化学成分余量Fe
C Si Mn P Cu Cr Ni Nb Mo Ti V
0.032 0.24 0.99 0.0045 0.246 0.558 0.24 0.087 0.29 0.011 0.048
表2实施实例管线钢的机械性能

Claims (2)

1.一种超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢，其特征在于，该管线钢化学成分重量百分数为：：C 0.02～0.04％、Si 0.20～0.40％、Mn0.90～1.10％、Cu 0.20～0.26％、Cr0.40～0.70％、Nb 0.02～0.04％、Ni0.20～0.40％、Mo 0.20～0.30％、Ti 0.01～0.03％，V 0.04～0.07％P≤0.03％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的X80管线钢的制备方法，采用TMCP工艺，其特征在于，在工艺中控制的技术参数如下：
1200℃加热；轧制道次分配为50-35-25-18-10-6共五道；控轧控冷工艺为出加热炉后空冷到1100℃，然后第一道次从50mm板坯厚度轧制到35mm，第二道次从35mm轧制到25mm，然后空冷到940℃，第三道次从25mm轧制到18mm，然后第四道次从18mm轧制到10mm，然后空冷到830℃，第五道次从10mm轧制到6mm，最后以20～30℃/s的冷速水冷至400℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106591698A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 钢铁研究总院 一种耐低温超细晶管线钢及其制造方法
CN107974613A (zh) * 2017-11-23 2018-05-01 武汉钢铁有限公司 抗硫化物应力腐蚀开裂的x80级管线钢的生产方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835011A (ja) * 1994-07-20 1996-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度高靱性大径溶接鋼管素材の製造方法
CN1351189A (zh) * 2000-11-01 2002-05-29 中国科学院金属研究所 一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢
CN102851587A (zh) * 2012-09-06 2013-01-02 江苏沙钢集团有限公司 抗变形x80-x100管线钢板及其制造方法
CN103276314A (zh) * 2013-05-17 2013-09-04 武汉钢铁(集团)公司 一种低屈强比高韧性x80管线钢板及其制造方法
WO2014115549A1 (ja) * 2013-01-24 2014-07-31 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度ラインパイプ用熱延鋼板

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835011A (ja) * 1994-07-20 1996-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度高靱性大径溶接鋼管素材の製造方法
CN1351189A (zh) * 2000-11-01 2002-05-29 中国科学院金属研究所 一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢
CN102851587A (zh) * 2012-09-06 2013-01-02 江苏沙钢集团有限公司 抗变形x80-x100管线钢板及其制造方法
WO2014115549A1 (ja) * 2013-01-24 2014-07-31 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度ラインパイプ用熱延鋼板
CN103276314A (zh) * 2013-05-17 2013-09-04 武汉钢铁(集团)公司 一种低屈强比高韧性x80管线钢板及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴承建: "《金属材料学》", 20 March 2009, 冶金工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106591698A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 钢铁研究总院 一种耐低温超细晶管线钢及其制造方法
CN107974613A (zh) * 2017-11-23 2018-05-01 武汉钢铁有限公司 抗硫化物应力腐蚀开裂的x80级管线钢的生产方法

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