[发明专利]一种抗腐蚀集输管线管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，尤其涉及一种合金钢管线管及其制造方法。

背景技术

集输管线管输送的介质是未经脱盐、脱水、脱硫等处理的石油或天然气，因而除要求其具有相应的强度、冲击性能和焊接性能之外，还要求其具有一定的抗H₂S/CO₂腐蚀性能。

公开日为1994年12月6日，公开号为JP6336639，名称为“一种抗H₂S/CO₂腐蚀的管线管”的日本专利文献公开了一种管线管，其化学元素组成为：C≤0.25%,Si0.01～0.50%,Mn0.1～2.0%,P≤0.01%,S≤0.003%,Cr0.25～1.0%,Al0.01～0.10%，Ca≤0.006%，Mo≤1.0%,Ti≤0.2%,Nb≤0.2%,V≤0.2%,B≤0.05%，Zr≤0.2%，此外还进一步包括Cu和Ni。

公开日为1996年10月15日，公开号为JP8269623，名称为“一种抗腐蚀管线管”的日本专利文献也公开了一种管线管，其化学元素组成为：C≤0.06%,Si0.01～0.50%,Mn0.1～2.0%,P≤0.01%,S≤0.003%,Cr0.25～1.0%,Al0.01～0.10%，Ca≤0.006%,Pcm(%)≤0.18%。

公开日为2001年6月19日，公开号为US6248187，名称为“一种具有高抗CO2腐蚀性的抗腐蚀钢和抗腐蚀油井管”的美国专利文献公开了一种管线管，其化学元素组成为：C≤0.30%,Si≤1.0%,Mn0.2～2.0%,Cr2.1～5.0%,P≤0.03%,S≤0.02%,Al≤0.10%,N≤0.015%,此外还包括可选的Cu,Ni,Mo,Ti,Nb和B,其微观组织为马氏体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗腐蚀集输管线管及其制造方法，其强度高且具有优良的H₂S/CO₂腐蚀性能。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种抗腐蚀集输管线管，其化学元素质量百分含量为：

C：≤0.1%，

Si：0.1～0.5%，

Mn：0.1～1.2%，

Cr：1.0～9.0%，

Al：0.01～0.10%，

W：0.01～2.00%，

Cu：0.30～0.45%，

RE：0.05～0.10%，

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本技术方案的化学成分设计原理如下：

C：C的添加可以有效提高钢种的强度，但C含量过高易使得合金元素碳化物在晶界析出，造成晶界局部贫Cr区的出现，从而导致钢种抗腐蚀性能下降，尤其是抗硫性能下降，同时过高的C还会造成钢种焊接性能下降。因此对于本技术方案来说，C含量≤0.1%。

Si：Si是有效的脱氧剂，为了提高钢种的强度，本技术方案要求钢中Si含量的下限为0.1%，但是过多的Si会造成钢种韧性的降低。因此，本技术方案将Si含量的上限设计为0.5%。

Mn：Mn能大幅提高钢种的强度和韧性，也是有效的脱氧剂，而且具有脱S的作用，但是过多的Mn也会促进碳化物的形成，从而降低钢种的韧性和耐腐蚀性，同时过高的Mn会降低钢种的焊接性能。因此，本发明将Mn的含量限定为0.1～1.2%。

Cr：Cr的添加能够大幅提高钢种抗局部腐蚀和均匀腐蚀能力，但是在本技术方案中Cr的含量并不是越高越好，Cr含量过高会导致钢种焊接性能下降，同时Cr的碳化物在晶界的偏析容易导致钢种抗硫性能下降，因此，将Cr的含量设计为1.0～9.0%。

Al：Al是有效的脱氧剂，是炼钢过程中难以避免的合金元素，但是在本技术方案中，Al的含量超过0.1%将破坏钢种的韧性和热加工性。因而，发明人将Al的含量限定在0.01～0.1%。

W：W的添加有助于提高钢种抗硫化物应力开裂性能，同时还可提高钢种高温力学性能。本发明将W的含量限定为0.01～2%。

Cu：Cu的添加有助于提高钢种的抗腐蚀性能，对于海底管线而言还可以有效提高钢种抗微生物腐蚀性能，但是在本技术方案中Cu的含量超过0.45%会降低钢种的机械性能，同时降低钢种的热加工性能和抗硫性能。因而，将Cu的含量设计为0.3%～0.45%。

RE：稀土元素的添加能够有效提高钢种的韧性，但是在本技术方案中，当稀土元素含量超过0.10%时会降低钢种的焊接性能，因此将其含量限定在0.05%～0.10%。