一種具有抗hic性能的x52無縫管線管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有抗HIC性能的X52無縫管線管及其制造方法，其成分按重量百分比規(guī)定如下C：0.08～0.16％、Si：0.2～0.4％、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％，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)。方法：經(jīng)過連軋得到的管坯經(jīng)過環(huán)形爐加熱到1200℃～1300℃，采用MPM連續(xù)軋管方法，之后淬火+回火熱處理，再進(jìn)行不低于400℃的帶溫矯直。通過合金元素篩選與配比，采用淬火+回火熱處理方法，改善其抗HIC性能；晶粒組織均勻，沖擊韌性良好，制造工藝易于實現(xiàn)。
【專利說明】一種具有抗HIC性能的X52無縫管線管及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐腐蝕材料及無縫鋼管領(lǐng)域，尤其涉及具有抗HIC性能的X52無縫管 線管及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 管道運輸是一種大規(guī)模的石油、天然氣的輸送方式。管道運輸?shù)奶攸c是經(jīng)濟(jì)、高 效、安全和不間斷。無縫管線管主要用于油井或氣井的井口附近輸送高壓油、氣，是采用無 縫管生產(chǎn)方式制造的沒有焊縫的鋼管。在我國石油和天然氣產(chǎn)品中含有的硫化氫（H 2S)濃 度較高，產(chǎn)生的硫化氫腐蝕較嚴(yán)重，是石油和天然氣中最具腐蝕作用的有害介質(zhì)之一。H2S 腐蝕引起的管內(nèi)氫致裂紋（HIC)是管道腐蝕失效的主要原因之一。HIC產(chǎn)生的機(jī)理，一般認(rèn) 為是H2S溶于水形成的溶液與管壁金屬通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子通過金屬表面，深入 管體內(nèi)部，在金屬內(nèi)部缺陷（非金屬夾雜、元素偏析、帶狀組織等）處聚集結(jié)合成氫分子，氫 分子體積增大20倍產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力所致。
[0003] 由于普通的X52無縫管線管在化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝方面未重點考慮抗HIC性能方 面的要求，存在鋼中S含量較高、帶狀組織嚴(yán)重等問題，因而不能滿足安全輸送含有H 2S等 腐蝕性介質(zhì)的石油、天然氣的要求。為此，具備抗HIC性能無縫管線管的成分設(shè)計和制造方 法的合理設(shè)計和研究就顯得十分重要。
[0004] "X80鋼級抗腐蝕低溫?zé)o縫管線管"（CN102154593A)介紹了一種無縫鋼管及生產(chǎn) 方法，通過控制化學(xué)成分：〇λ 08?0· 14%、MnL 10?L 40%、Si0. 20?(λ 35%、P彡0· 015%、 S 彡 0. 005%、MoO. 10 ?0. 20%、A10. 020 ?0. 060%、NbO. 02 ?0. 05%、V0. 05 ?0. 10%、 CuO. 10 ?0. 20%、NiO. 10 ?0. 20%、Ti 彡 0. 015%、Cr 彡 0. 15%、CaO. 0015 ?0. 0060%、 B < 0. 0005%、N < 0. 012%，其余為Fe,該管線管抗腐蝕性及低溫沖擊韌性優(yōu)異，但其添加了 Ni、Mo、Nb等多種合金元素且生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，成本較高。
[0005] "耐腐蝕性優(yōu)良的管線管用高強(qiáng)度不銹鋼管及其制造方法"（
【發(fā)明者】們從合金元素篩選與配比、工藝優(yōu)化與參數(shù)選擇、組 織優(yōu)化等幾個方面進(jìn)行了大量而系統(tǒng)的試驗研究，最終確定了可滿足本發(fā)明目的合金元 素配比及制造工藝。
[0008] -種具有抗HIC性能的X52無縫管線管，其成分按重量百分比規(guī)定如下C :0. 08? 0· 16%、Si :0· 2 ?0· 4%、Mn :1. 0 ?L 6%、Ti :0· 01 ?0· 04%、V :0· 03 ?0· 08%、Cu : 0· 20?0· 30%、Ni :0· 15?0· 25%、P :彡0· 015%、S :彡0· 010%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明成分設(shè)計理由如下：
[0010] C是碳化物形成元素，可以提高鋼的強(qiáng)度，為保證必要強(qiáng)度下限定位0.08%，但碳 含量太高會加劇帶狀產(chǎn)生，影響抗HIC性能，所以上限定為0. 16%。
[0011] Si是有效的脫氧元素，含量過低會缺乏脫氧效果，過高又會降低鋼的韌性，因此， 選擇0. 2?0. 4%作為Si的合金含量范圍。
[0012] Mn是奧氏體形成元素，用于提高鋼的強(qiáng)度，可以彌補(bǔ)因碳含量降低而損失的屈服 強(qiáng)度，Mn在提高強(qiáng)度的同時，還可以提高鋼的韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，因此本發(fā)明Mn含量 控制在I. 0?1. 6%。
[0013] Ti可以阻止奧氏體晶粒長大，細(xì)化晶粒，形成碳化物，同時提高鋼的強(qiáng)度和韌性， 但當(dāng)含量超過一定量時其強(qiáng)化效果便不明顯，因此本發(fā)明Ti含量控制在0. 01?0. 04%。
[0014] V具有析出強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的作用，形成碳化物，通過鐵素體沉淀強(qiáng)化和細(xì)化鐵素 體晶粒來提高鋼的強(qiáng)度，因此本發(fā)明V含量控制在0. 03?0. 08%。
[0015] Cu是一種有效的抗HIC元素，能加速氫原子的再結(jié)合速度，進(jìn)而減少氫的活動 性，提高酸性介質(zhì)中的耐蝕性及抗點蝕能力，增強(qiáng)抗HIC能力。在高硫化氫環(huán)境中，含Cu 量大于0. 2%的鋼表面能形成一層FeS和Cu的黑色保護(hù)層，減小了鋼的吸氫速度，進(jìn)而減輕 腐蝕，因此本發(fā)明Cu含量控制在0. 20?0. 30%。
[0016] Ni具有固溶強(qiáng)化作用，能促使合金鋼形成穩(wěn)定奧氏體組織，具備使Ar3點最低和碳 當(dāng)量或冷裂紋敏感系數(shù)P ao的增加最小的特性，能提高鋼的強(qiáng)度和韌性，并改善Cu在鋼中引 起的熱脆性，因此本發(fā)明Ni含量控制在0. 15?0. 25%。
[0017] P為雜質(zhì)元素，其促進(jìn)中心偏析，顯著降低鋼的低溫沖擊韌性，提高鋼的韌脆轉(zhuǎn)變 溫度，同時還會惡化鋼的焊接性能，應(yīng)盡量降低其含量，要求P含量不超過0. 015%。
[0018] S為雜質(zhì)元素，易形成硫化物，對抗HIC性能影響較大，要求S含量不超過0. 01%。
[0019] 一種具有抗HIC性能的X52無縫管線管的制造方法，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉 (LF)、連鑄、連軋得到管坯，得到的管坯經(jīng)過環(huán)形爐加熱到1200°C?1300°C，采用MPM連續(xù) 軋管方法，出脫管溫度1010?1030°C，定徑溫度控制在820°C?850°C ;之后進(jìn)行淬火+回 火熱處理，淬火加熱溫度900°C?920°C，淬火介質(zhì)為水，淬火保溫時間不低于20min，回火 溫度為600?650°C，回火保溫時間不低于50min ;再進(jìn)行不低于400°C的帶溫矯直和探傷 檢驗。淬火+回火的熱處理方式可以提高鋼的強(qiáng)度和韌性，同時回火索氏體也是有利于抗 HIC性能的金相組織。
[0020] 本發(fā)明提出了具有抗HIC性能的無縫管線管及其制造方法，其生產(chǎn)成本較低，在 化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝上與上述發(fā)明均有很大差別，其具有良好的抗HIC性能，在沖擊和拉 伸性能方面表現(xiàn)良好，金相組織為回火索氏體。其有益效果在于：（1)本發(fā)明通過降低C含 量，添加適當(dāng)V、Ti、Cu、Ni合金，控制硫磷含量，采用淬火+回火熱處理方法，改善其抗HIC 性能，可滿足X52級別的管線管力學(xué)性能要求。（2)本發(fā)明晶粒組織均勻，沖擊韌性良好。 (3)本發(fā)明產(chǎn)品的制造工藝易于實現(xiàn)，產(chǎn)品性能的均勻性、穩(wěn)定性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明例1的金相組織照片。
[0022] 圖2為本發(fā)明例2的金相組織照片。
[0023] 圖3為本發(fā)明例3的金相組織照片。
[0024] 圖4是對比例1的金相組織照片.

【具體實施方式】
[0025] 下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0026] 本發(fā)明實施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉（LF)、連鑄、連 軋得到管坯，得到的管坯經(jīng)過環(huán)形爐加熱后，采用MPM連續(xù)軋管方法，之后進(jìn)行淬火+回火 熱處理，再進(jìn)行帶溫矯直和探傷檢驗。本發(fā)明實施例鋼及對比例鋼的冶煉成分見表1。本發(fā) 明實施例鋼及對比例鋼的主要工藝參數(shù)見表2。本發(fā)明實施例鋼及對比例鋼的性能見表3， 本發(fā)明實施例鋼及對比例鋼抗HIC結(jié)果見表4。
[0027] 表1本發(fā)明實施例鋼及對比例鋼的冶煉成分wt%
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有抗HIC性能的X52無縫管線管，其特征在于，其成分按重量百分比規(guī)定如 下 C :0? 08 ?0? 16%、Si :0? 2 ?0? 4%、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 :彡 0? 015%、S :彡 0? 010%，其余為鐵及不 可避免雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有抗HIC性能的X52無縫管線管，其特征在于，其金相組 織為回火索氏體。
3. -種權(quán)利要求1或2所述一種具有抗HIC性能的X52無縫管線管的制造方法，包括轉(zhuǎn) 爐冶煉、爐外精煉（LF)、連鑄、連軋得到管坯、管坯加熱、MPM連軋、熱處理；其特征在于，經(jīng) 過連軋得到的管坯經(jīng)過環(huán)形爐加熱到1200°C?1300°C，采用MPM連續(xù)軋管方法，出脫管溫 度1010?1030°C，定徑溫度控制在820°C?850°C ;之后進(jìn)行淬火+回火熱處理，淬火加熱 溫度900°C?920°C，淬火介質(zhì)為水，淬火保溫時間不低于20min，回火溫度為600?650°C， 回火保溫時間不低于50min ;再進(jìn)行不低于400°C的帶溫矯直。
【文檔編號】C21D8/10GK104419872SQ201310398925
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】趙波, 王長順, 解德剛, 陳克東, 鄭云龍, 邸軍, 俞平 申請人:鞍鋼股份有限公司