CN106191671B - 高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法，涉及管线管制造技术领域。化学成分重量百分比为：0.12%≤C≤0.15%、0.15%≤Si≤0.35%、1.2%≤Mn≤1.5%、S≤0.0015%、P≤0.01%、0.02%≤V≤0.06%、0.01%≤Ti≤0.02%、0.02%≤Al≤0.04%、Ca≤0.0025%、N≤0.012%、Ni≤0.08%、Cu≤0.08%、Cr≤0.2%、Mo≤0.1%、Nb≤0.02%、其余为Fe和不可避免的杂质，CEQ≤0.42%。本发明管线管合金成分简单，制造成本低，成材率高，力学性能和抗硫化氢腐蚀性能优异，可广泛用于含硫化氢油气田的开发。

Description

高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法
技术领域
本发明涉及管线管制造技术领域。
背景技术
据国际权威机构预测，从2000-2030年，世界石油的需求量年均增长1.6%，2030年将达到57.69亿吨；天然气的需求量年均增长2.4%，2030年将达到42.03亿吨油当量。随着石油和天然气需求量的快速增长，我国油气田钻采正在向西南部和海上转移，许多油田的油气都是H2S、CO2等腐蚀介质共存的重度腐蚀油气，如川东地区的油气田中，油气中的H2S含量达15%~18%，CO2含量高达10%。目前腐蚀问题是制约我国石油工业安全、稳定、高效化生产和储运的主要障碍。我国石油与石化行业由于腐蚀造成的损失约占石油工业产值的6%左右，油气管失效的70%与腐蚀有关；油气开采与储运过程中因腐蚀导致的原油、天然气泄漏将严重污染环境，大规模泄漏甚至将导致灾难性后果。因此，我国石油工业迫切需要开发石油天然气集输和输送用抗硫化氢腐蚀管线管及其制造技术。
根据成型特点钢管可分为焊管（由热轧钢板焊接而成）和无缝管，同焊接管线管相比，无缝管线管在满足大口径要求和达到高的韧性还有一定的技术难点，但不存在先天的HIC/SSCC裂纹源，有利于钢管的抗HIC/SSCC性能。连铸坯的中心都存在不同程度的偏析，连铸板坯轧制成钢板后，中心偏析难以消除，容易形成带状组织，其中心的抗硫性能较差；而连铸圆坯穿轧成无缝管后，再进行有效的热处理，内壁组织的均匀性将得到极大的改善，钢管的抗硫性能更加均匀。所以小口径的抗硫管线管一般选择无缝钢管。
现有的技术中，有申请号为201210084138.5，发明名称为直径为508mm的耐硫化氢腐蚀管线用无缝钢管的生产方法的中国专利，其管线管成分重量百分比为：C 0.08～0.12%、Si 0.20～0.35%、Mn1.2～1.4%、Mo 0.01～0.15%、Al 0.01～0.05%、V 0.04～0.07%、Nb 0.02～0.04%、P≤0.01%、S≤0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质。配置的原材料经电炉+LF炉+真空精炼炉+连铸流程制成管坯；管坯经轧制和调质处理后得到无缝管线管；管体的金相组织为回火贝氏体和铁素体组织，晶粒度大于≥8.0级，屈服强度在380 MPa以上，满足X52抗硫管线管的要求。但该项技术中，加入了大量的Nb、V、Mo等贵重合金元素，同样成本较高。
现有的技术中，有申请号为201310398925.1，发明名称为一种具有抗HIC性能的X52无缝管线管及其制造方法的中国专利，其管线管成分重量百分比为：C 0.08～0.16%、Si0.20～0.40%、Mn 1.0～1.6%、Ti 0.01～0.04%、V 0.03～0.08%、Cu 0.20～0.30%、Ni 0.15～0.25%、P≤0.015%、S≤ 0.010%，余量为Fe及不可避免的杂质。制造工艺过程包括转炉冶炼、炉外精炼（LF）、连铸、连轧得到管坯、管坯加热、MPM 连轧、热处理。其金相组织为回火索氏体。但该项技术中，加入了大量的Cu、Ni、V等贵重合金元素，同样成本较高。
现有的技术中，有申请号为201010130911.8，发明名称为一种高强度、抗CO2/H2S腐蚀无缝集输管线管的中国专利，其管线管成分重量百分比为：C 0.01～0.1%、Si 0.1～0.5%、Mn 0.1～1%、P≤0.02%、S≤ 0.003%、Cr 1.0～7.0%、Mo 0.1～2%、Cu 0.1～0.5%、Ni0.05～0.75%、Al 0.01～0.1%、Nb 0～0.1%、V 0～0.1%、Ti 0～0.1%、稀土元素0.01～0.1%，余量为Fe及不可避免的杂质。制造工艺包括用电弧炉或转炉冶炼得到圆形管坯后，采用Mannesman无缝钢管轧制工艺制成无缝荒管，荒管经调质或正火处理处理后得到X52～X80不同钢级的成品管。
现有的技术中，有申请号为201010221546.1，发明名称为具有抗HIC性能的X70QS无缝管线管，其成分重量百分比为：C 0.06～0.14%、Si 0.20～0.45%、Mn 1.00～1.30%、P≤0.015%、S≤ 0.003%、Cr 0.05～0.30%、Mo 0.0.5～0.30%、Al 0.015～0.0.60%、Nb 0.030～0.050%、V 0.05～0.09%、N 0.003～0.010%、Ni≤0.10%、Cu≤0.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
由此可见，抗硫管线管的合金成分设计可有多种选择，但现有的技术中，合金成分体系复杂，成本较高。在钢铁行业全面亏损的压力下，无缝管线管制造工程应在合金成分设计、制备工艺以及可供采用的制造设备上寻求最佳的平衡，在保证产品综合性能的条件下最大限度地降低制造成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法，该管线管的合金成分体系简单，制造成本低，成材率高，力学性能和抗硫化氢腐蚀性能优异，可广泛用于含硫化氢油气田的开发，市场前景广阔。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管，管线管的化学成分重量百分比为：0.12%≤C≤0.15%、0.15%≤Si≤0.35%、1.2%≤Mn≤1.5%、S≤0.0015%、P≤0.01%、0.02%≤V≤0.06%、0.01%≤Ti≤0.02%、0.02%≤Al≤0.04%、Ca≤0.0025%、N≤0.012%、Ni≤0.08%、Cu≤0.08%、Cr≤0.2%、Mo≤0.1%、Nb≤0.02%、其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEQ≤0.42%；管线管中锰含量的重量百分比与硫含量的重量百分比满足以下条件：[Mn]×[S]≤2×10-7，其中，[Mn]为管线管中锰含量的重量百分比、[S]为管线管中硫含量的重量百分比所述管线管是用以下方法制成的：取与所述管线管具有相同组分的连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、轧制、冷却、调质处理后制成X60～X70抗硫化氢腐蚀无缝管线管。
管线管抗硫化氢腐蚀性能符合NACE TM0284-2011和NACE TM0177-2005标准规定。
优选的，调质工序中，将轧制态的钢管在高温加热炉中加热到860～880 ℃并保温后，采用外淋+内喷的方式进行水冷，淬火后钢管温度为50～100 ℃；然后将钢管在低温加热炉中加热到640～680 ℃并保温，空冷。
化学成分主要是基于以下思想进行设计：
①尽量提高碳含量，因为碳是最廉价的强化元素；另外如果碳含量较低，轧制过程导盘容易结瘤，不利于表面质量；碳含量较高，钢液中的硫的活度较大，冶炼过程中有利于脱硫。
②锰是易偏析元素，容易与硫形成硫化锰夹杂物，成为氢致裂纹的起源，因此必须控制钢中[Mn]和[S]的乘积，避免形成大量的硫化锰夹杂物。要利用锰的强化效果就必须降低钢中的硫含量。
③锰是较经济的合金元素，虽然易偏析，但无缝钢管是由连铸圆坯穿孔轧制后再进行热处理制成，可大大减轻由于锰偏析导致的偏析和带状组织，所以锰含量可适当提高。
④钢中加入钒，在奥氏体向铁素体转变过程中和转变后会析出VC和VN,具有明显的强化作用；V具有良好的铸造性能，在浇铸过程中不易产生横向和高温裂纹；固溶在钢中的V可有效提高材料的淬透性。而我国的钒资源丰富，价格较低。
⑤进行钛微合金化，固相中析出的纳米级TiN或Ti(C,N)粒子将在加热和热轧过程中抑制奥氏体晶粒长大，从而改善韧性。钛也是钢中硫化物变性元素，改善钢的抗硫性能。
一种高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管的制备方法，包括下述步骤：取与所述管线管具有相同组分的连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、精密斜轧机组轧制、微张力减径、步进式冷床冷却、调质处理后制成管线管。
优选的，调质工序中，将轧制态的钢管在高温加热炉中加热到860～880 ℃并保温后，采用外淋+内喷的方式进行水冷，淬火后钢管温度为50～100 ℃；然后将钢管在低温加热炉中加热到640～680 ℃并保温，空冷。
进一步优选的，钢管在高温加热炉中的加热时间控制在4.4×t min，保温时间控制在1.6×t min；钢管在低温加热炉中的加热时间控制在16/3×t min，保温时间控制在4×t min；其中，t为管线管的壁厚，t的单位为mm。
优选的，连铸圆坯是以废钢和生铁为原料，经电弧炉熔炼、钢包精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯缓冷工序而制成。
进一步优选的，钢包精炼工序中，精炼出站时钢包渣的主要组成的重量百分比为：60%≤CaO≤65%、5%≤F≤10%、5%≤MgO≤8%、15%≤Al2O3≤20%、2%≤SiO2≤8%、FeO+MnO≤1%，S≤0.5%。
进一步优选的，铸坯缓冷工序中，铸坯入缓冷坑的温度≥500 ℃，铸坯出缓冷坑的温度≤100 ℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1）本发明管线管化学成分体系简单，不添加贵重的合金元素，充分利用了碳和锰对钢的强化作用，其对抗硫化氢腐蚀的不利影响通过生产工艺的控制进行消除，合金成本较低。
2）精炼出站时钢包渣的碱度高，有利于VD处理过程Al2O3夹杂物变为低熔点的CaO-Al2O3球状低熔点夹杂物，在VD破空后可不进行钙处理，避免处理过程中的二次氧化。
3）采用VD炉进行脱气处理，钢包渣的氢在处理过程中也降到较低值，避免了浇铸过程中钢液中氢含量的增加。加之，铸坯在缓冷坑中进行缓冷，铸坯中的氢进一步析出，有利于抗硫化氢腐蚀性能的提高。
4）本发明的管线管合金含量低、制造过程简单、成材率高，可节约10%以上的制造成本，力学性能和抗硫化氢腐蚀性能优异，可广泛用于含硫化氢油气田的开发，市场前景广阔。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1是本发明实施例1制得的X60抗硫化氢腐蚀无缝管线管金相组织图；
图2是本发明实施例2制得的X65抗硫化氢腐蚀无缝管线管金相组织图；
图3是本发明实施例3制得的X70抗硫化氢腐蚀无缝管线管金相组织图。
具体实施方式
实施例1：
以废钢和生铁为原料，经80t电弧炉熔炼、钢包精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯缓冷工序制成直径为Φ160 mm的连铸圆坯，其化学成分的重量百分比为：C 0.12%、Si 0.20%、Mn1.2%、S 0.0011%、P 0.007%、V 0.02%、Ti 0.013%、Al 0.029%、Ca 0.0021%、N 0.01%、Ni0.03%、Cu 0.04%、Cr 0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，精炼出站时钢包渣的主要组成的重量百分比为：CaO 61%、F 5.3%、MgO6.8%、Al2O3 18.1%、SiO2 4.1%、FeO+MnO 0.4%，S 0.41%。铸坯入缓冷坑的温度≥500 ℃，铸坯出缓冷坑的温度≤100 ℃。
连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、精密斜轧机组轧制、微张力减径、步进式冷床冷却、调质处理后制成无缝管线管。其中，调质工序中，将轧制态的钢管在高温加热炉中加热到870 ℃并保温后，采用外淋+内喷的方式进行水冷，淬火后钢管温度为50～100 ℃；然后将钢管在低温加热炉中加热到680 ℃并保温，经过空冷和加工后得到外径为114.3 mm、壁厚为5.9 mm的 X60抗硫化氢腐蚀无缝管线管。
钢管在高温炉中的加热时间控制在26.0 min，保温时间控制在9.4 min；钢管在回火炉中的加热时间控制在31.5 min，保温时间控制在23.6 min。
钢管经调质后，其组织主要为铁素体+回火索氏体，如图1所示。
按照API Spec 5L 第45版的标准要求从实施例1制得的无缝管线管中取样分析其屈服强度、抗拉强度、延伸率、横向冲击功，其统计分析结果如表1所示。表中的样本数为所取的无缝管线管的个数。通过以上方法制得的无缝管线管的屈服强度为442~557 MPa、抗拉强度为552~644 MPa、延伸率≥27%、-20 ℃横向全尺寸夏氏冲击功≥125 J，其中屈服强度平均值为488.1 MPa、标准差为17.9 MPa，抗拉强度平均值为603.4 MPa、标准差为16.5MPa，延伸率平均值为33.2%、标准差为1.9%，-20 ℃横向全尺寸夏氏冲击功平均值为185.5J、标准差为17.2 J。
根据检测标准NACE TM0284-2011对实施例1中的样品进行了HIC性能评价，试样在标准A溶液中经过96h后，所有的试样表面无氢鼓泡，最大平均裂纹长度率CLR、最大平均裂纹厚度率CTR、最大平均裂纹率CSR均为0。根据检测标准NACE TM0177-2005中的A法对实施例1中的样品进行了SSC性能评价试验，加载应力为373.5 MPa（415 MPa×90%），经720h试验后，试样均未发生断裂；10倍放大镜下观察试样表面未发现垂直于试样表面拉应力方向的裂纹。
实施例2
以废钢和生铁为原料，经80t电弧炉熔炼、钢包精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯缓冷工序制成直径为Φ180 mm的连铸圆坯，其化学成分的重量百分比为：C 0.13%、Si 0.21%、Mn1.35%、S 0.0012%、P 0.008%、V 0.04%、Ti 0.014%、Al 0.027%、Ca 0.0022%、N 0.009%、Ni0.03%、Cu 0.04%、Cr 0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，精炼出站时钢包渣的主要组成的重量百分比为： CaO 62%、F 5.8%、MgO6.3%、Al2O3 19.2%、SiO2 3.9%、FeO+MnO 0.5%，S 0.38%。铸坯入缓冷坑的温度≥500 ℃，铸坯出缓冷坑的温度≤100 ℃。
连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、精密斜轧机组轧制、微张力减径、步进式冷床冷却、调质处理后制成无缝管线管。其中，调质工序中，将轧制态的钢管在高温加热炉中加热到880 ℃并保温后，采用外淋+内喷的方式进行水冷，淬火后钢管温度为50～100 ℃；然后将钢管在低温加热炉中加热到670 ℃并保温，经过空冷和加工后得到外径为168.3 mm、壁厚为7.9 mm的X65抗硫化氢腐蚀无缝管线管。
钢管在高温加热炉中的加热时间控制在34.8 min，保温时间控制在12.6 min；钢管在低温加热炉中的加热时间控制在42.1 min，保温时间控制在31.6 min。
钢管经调质后，其组织主要为铁素体+回火贝氏体，组织均匀、细小，如图2所示。
按照API Spec 5L 第45版的标准要求从实施例2制得的无缝管线管中取样分析其屈服强度、抗拉强度、延伸率、横向冲击功，其统计分析结果如表2所示。表中的样本数为所取的无缝管线管的个数。通过以上方法制得的无缝管线管的屈服强度为483~582 MPa、抗拉强度为572~651 MPa、延伸率≥25%、-20 ℃横向全尺寸夏氏冲击功≥112 J，其中屈服强度平均值为546.3 MPa、标准差为18.5 MPa，抗拉强度平均值为623.7 MPa、标准差为18.2MPa，延伸率平均值为29.1%、标准差为1.8%，-20 ℃横向全尺寸夏氏冲击功平均值为141.3J、标准差为20.1 J。
根据检测标准NACE TM0284-2011（管道、压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法），对实施例2中的样品进行了HIC性能评价，试样在标准A溶液（常温常压，含饱和硫化氢的氯化钠醋酸溶液）中经过96h后，所有的试样表面无氢鼓泡，最大平均裂纹长度率CLR、最大平均裂纹厚度率CTR、最大平均裂纹率CSR均为0。根据检测标准NACE TM0177-2005（抗硫化氢腐蚀开裂试验）中的A法对实施例1中的样品进行了SSC性能评价试验，加载应力为405 MPa（450 MPa×90%），经720h试验后，试样均未发生断裂；10倍放大镜下观察试样表面未发现垂直于试样表面拉应力方向的裂纹。
实施例3
以废钢和生铁为原料，经80t电弧炉熔炼、钢包精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯缓冷工序制成直径为Φ210 mm的连铸圆坯，其化学成分的重量百分比为：C 0.14%、Si 0.23%、Mn1.4%、S 0.001%、P 0.006%、V 0.05%、Ti 0.015%、Al 0.024%、Ca 0.002%、N 0.007%、Ni0.03%、Cu 0.04%、Cr 0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，精炼出站时钢包渣的主要组成的重量百分比为： CaO 61%、F 5.4%、MgO5.9%、Al2O3 18.1%、SiO2 4.1%、FeO+MnO 0.4%，S 0.37%。铸坯入缓冷坑的温度≥500 ℃，铸坯出缓冷坑的温度≤100 ℃。
连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、精密斜轧机组轧制、微张力减径、步进式冷床冷却、调质处理后制成无缝管线管。其中，调质工序中，将轧制态的钢管在高温加热炉中加热到870 ℃并保温后，采用外淋+内喷的方式进行水冷，淬火后钢管温度为50～100 ℃；然后将钢管在低温加热炉中加热到660 ℃并保温，经过空冷和加工后得到外径为219.1 mm、壁厚为9.5 mm的 X70抗硫化氢腐蚀无缝管线管。
钢管在高温加热炉中的加热时间控制在41.8 min，保温时间控制在15.2 min；钢管在低温加热炉中的加热时间控制在50.7 min，保温时间控制在38 min。
钢管经调质后，其组织主要为回火索氏体，并含有少量的贝氏体和铁素体，组织均匀细小，形成稳定的组织结构，如图3所示。
按照API Spec 5L 第45版的标准要求从实施例3制得的无缝管线管中取样分析其屈服强度、抗拉强度、延伸率、横向冲击功，其统计分析结果如表3所示。表中的样本数为所取的无缝管线管的个数。通过以上方法制得的无缝管线管的屈服强度为502~598 MPa、抗拉强度为606~681 MPa、延伸率≥31%、-20 ℃横向全尺寸夏氏冲击功≥110 J，其中屈服强度平均值为554.2 MPa、标准差为20.3 MPa，抗拉强度平均值为651.6 MPa、标准差为17.2MPa，延伸率平均值为36.2%、标准差为1.7%，-20 ℃横向全尺寸夏氏冲击功平均值为155.4J、标准差为19.2 J。
根据检测标准NACE TM0284-2011对实施例2中的样品进行了HIC性能评价，试样在标准A溶液中经过96h后，所有的试样表面无氢鼓泡，最大平均裂纹长度率CLR、最大平均裂纹厚度率CTR、最大平均裂纹率CSR均为0。根据检测标准NACE TM0177-2005中的A法对实施例3中的样品进行了SSC性能评价试验，加载应力为436.5 MPa（485 MPa×90%），经720h试验后，试样均未发生断裂；10倍放大镜下观察试样表面未发现垂直于试样表面拉应力方向的裂纹。
由此可见，通过上述方法制得的高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管的合金成分体系简单、制造成本低、力学性能和抗硫化氢腐蚀性能优异，可广泛用于含硫化氢油气井的开采，具有广阔的市场前景。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管，其特征在于，所述管线管的化学成分重量百分比为：0.12%≤C≤0.15%、0.15%≤Si≤0.35%、1.2%≤Mn≤1.5%、S≤0.0015%、P≤0.01%、0.02%≤V≤0.06%、0.01%≤Ti≤0.02%、0.02%≤Al≤0.04%、Ca≤0.0025%、N≤0.012%、Ni≤0.08%、Cu≤0.08%、Cr≤0.2%、Mo≤0.1%、Nb≤0.02%、其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEQ≤0.42%；管线管中锰含量的重量百分比与硫含量的重量百分比满足以下条件：[Mn]×[S]≤2×10-7，其中，[Mn]为管线管中锰含量的重量百分比、[S]为管线管中硫含量的重量百分比；所述管线管是用以下方法制成的：取与所述管线管具有相同组分的连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、轧制、冷却、调质处理后制成X60～X70抗硫化氢腐蚀无缝管线管；
调质工序中，将轧制态的钢管在高温加热炉中加热到860～880 ℃并保温后，采用外淋+内喷的方式进行水冷，淬火后钢管温度为50～100 ℃；然后将钢管在低温加热炉中加热到640～680 ℃并保温，空冷；
钢管在高温加热炉中的加热时间控制在4.4×t min，保温时间控制在1.6×t min；钢管在低温加热炉中的加热时间控制在16/3×t min，保温时间控制在4×t min；其中，t为管线管的壁厚，t的单位为mm。
2.根据权利要求1所述的高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管，其特征在于：所述管线管抗硫化氢腐蚀性能符合NACE TM0284-2011和NACE TM0177-2005标准规定。
3.如权利要求1-2任一项所述的高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：取与所述管线管具有相同组分的连铸圆坯经环形炉加热、穿孔、精密斜轧机组轧制、微张力减径、步进式冷床冷却、调质处理后制成管线管。
4.根据权利要求3所述的高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管的制备方法，其特征在于：连铸圆坯是以废钢和生铁为原料，经电弧炉熔炼、钢包精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯缓冷工序而制成。
5.根据权利要求4所述的高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管的制备方法，其特征在于：钢包精炼工序中，精炼出站时钢包渣的主要组成的重量百分比为：60%≤CaO≤65%、5%≤F≤10%、5%≤MgO≤8%、15%≤Al2O3≤20%、2%≤SiO2≤8%、FeO+MnO≤1%、S≤0.5%。
6.根据权利要求4所述的高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管的制备方法，其特征在于：铸坯缓冷工序中，铸坯入缓冷坑的温度≥500 ℃，铸坯出缓冷坑的温度≤100 ℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106929774B (zh) * 2017-03-14 2018-08-28 达力普石油专用管有限公司 一种正火态x52抗硫无缝管线管及其制备方法
CN109628820A (zh) * 2019-01-10 2019-04-16 石钢京诚装备技术有限公司 一种低磷、低硫抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法
CN109778064A (zh) * 2019-01-11 2019-05-21 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种经济型555MPa级无缝钢管及其制备方法
CN109898020A (zh) * 2019-03-22 2019-06-18 达力普石油专用管有限公司 一种钛微合金化无缝管线管及其制备方法
CN113106346B (zh) * 2021-04-12 2022-03-01 达力普石油专用管有限公司 一种高强度无缝管线管及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101892432A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 天津钢管集团股份有限公司 酸性环境用x70qs无缝管线管的制造方法
CN104694821A (zh) * 2015-03-17 2015-06-10 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种含v抗h2s腐蚀l360qs无缝管线管及其制备方法
CN104878291A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 达力普石油专用管有限公司 一种屈服强度350MPa无缝管线管及其制备方法
CN104988388A (zh) * 2015-07-21 2015-10-21 达力普石油专用管有限公司 一种经济型l485q无缝管线管及其制备方法
CN105018855A (zh) * 2015-01-09 2015-11-04 达力普石油专用管有限公司 一种油气集输用抗硫管线钢圆坯的生产方法
JP5915818B2 (ja) * 2013-05-31 2016-05-11 新日鐵住金株式会社 サワー環境で使用されるラインパイプ用継目無鋼管

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101892432A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 天津钢管集团股份有限公司 酸性环境用x70qs无缝管线管的制造方法
JP5915818B2 (ja) * 2013-05-31 2016-05-11 新日鐵住金株式会社 サワー環境で使用されるラインパイプ用継目無鋼管
CN105018855A (zh) * 2015-01-09 2015-11-04 达力普石油专用管有限公司 一种油气集输用抗硫管线钢圆坯的生产方法
CN104694821A (zh) * 2015-03-17 2015-06-10 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种含v抗h2s腐蚀l360qs无缝管线管及其制备方法
CN104878291A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 达力普石油专用管有限公司 一种屈服强度350MPa无缝管线管及其制备方法
CN104988388A (zh) * 2015-07-21 2015-10-21 达力普石油专用管有限公司 一种经济型l485q无缝管线管及其制备方法

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