[发明专利]厚壁高强度耐酸性管线管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及厚壁(heavy wall)高强度(high-strength)耐酸性管线管(line pipe for sour gas service)及其制造方法，更好地涉及管厚为20mm以上且拉伸强度为560MPa以上的厚壁高强度耐酸性管线管。

背景技术

以世界范围的能源需求增大为背景，原油(crude oil)、天然气(natural gas)的开采量逐年增加，结果高品质的原油、天然气慢慢枯竭，被迫要使用硫化氢(hydrogen sulfide)浓度高的低品质的原油、天然气。

对于为了开采这样的原油、天然气而铺设的管线、原油精制工厂的压力容器和配管而言，为了确保安全性而需要耐酸性能(sour resistant property)、耐HIC性能(resistance to Hydrogen Induced Cracking)和耐SSC性能(resistance to Sulfide Stress Corrosion Cracking))优异的材料。另外，为了满足管线管的长距离化、提高输送效率，必须应用厚壁、高强度化的钢板和钢管。

因此，强度等级为API(American Petroleum Institute)5L X60～X65、管厚为20～40mm左右且在NACE－TM0284和NACE－TM0177的A溶液环境中确保有优异的耐酸性能的厚壁高强度耐酸性管线管的稳定供给成为课题。

现在，在耐酸性管线管的稳定供给中，必须使用由连续铸造板坯(continuous casting slab)通过TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)制成的厚钢板作为钢管原材料。在这样的制约下，作为提高耐HIC性能的重要因素，清楚地知道如下因素：1)Mn、P等中心偏析(center segregation)元素减少、铸造速度降低、由在轻压下的使用所致的中心偏析硬度减少，2)由S、O减少和Ca的最佳量添加所致的中心偏析中的伸长MnS的产生抑制、夹杂物集聚带(垂直弯曲型连续铸造机中，板坯表面侧1/4t位置附近)中的Ca束的生成抑制，3)由TMCP中的加速冷却条件最佳化所致的微观组织的贝氏体单相化、岛状马氏体(Martensite-Austenite constituent,MA)的产生抑制、中心偏析的固化抑制等，并提出了专利文献1～25的方案。

专利文献1～3中公开了如下技术：通过导入将在中心偏析中浓化的合金元素对中心偏析硬度造成的影响进行定量化而得的化学成分参数、将中心偏析中的MnS和夹杂物集聚带的Ca束的生成进行定量化而得的化学成分参数，从而能够以合理的化学成分设计实现优异的耐HIC性能。

专利文献4～7中公开了如下方法：通过测定中心偏析部的Mn浓度、Nb、Ti浓度并将其浓度控制在一定以下，从而确保优异的耐HIC性能。专利文献8中公开了如下方法：通过将中心偏析部的未压焊部长度控制在一定以下，从而抑制合金元素向中心偏析部的浓化及与其相伴的硬度上升，确保优异的耐HIC性能。

专利文献9中公开了如下方法：通过规定与在中心偏析中生成的S、N、O结合的夹杂物、NbTiCN的大小的上限并利用化学成分、板坯加热条件控制在该范围，从而确保优异的耐HIC性能。专利文献10中公开了如下方法：通过将Nb减少至低于0.01％，从而抑制成为中心偏析中的HIC起点的NbCN的产生，由此确保优异的耐HIC性能。

专利文献11中公开了如下方法：在厚壁高强度管线管中，通过将板坯再加热时的加热温度控制成板坯中的NbCN固溶并尽量抑制奥氏体粒子粗大化的条件，从而兼得优异的DWTT性能和HIC性能。专利文献12和13中公开了如下方法：为了将用于抑制中心偏析中的MnS生成而添加的Ca的形态控制到最佳，使Ca－Al－O的组成比最佳化，形成微细的球状，从而抑制以Ca束、粗大的TiN为起点的HIC产生，确保优异的耐HIC性能。

专利文献14中涉及加速冷却开始温度下限的确定，公开了如下方法：通过考虑C/Mn和未重结晶区域总压下量，从而抑制带状组织的产生，确保优异的耐HIC性能。专利文献15和16中公开了如下方法：为了抑制与由未重结晶区域轧制所致的结晶粒扁平化相伴的微观组织的HIC传导停止性能劣化，提高轧制结束温度，从而确保优异的耐HIC性能。