[发明专利]一种直缝焊管用耐硫化氢腐蚀的X70管线钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管线钢及生产方法，具体地属于一种直缝焊管用耐硫化氢腐蚀的X70管线钢及生产方法。

背景技术

石油、天然气是国民经济发展的重要能源，在能源消费中的比重日益增加。当前管道输送依然是石油、天然气最为经济、安全、高效的长距离输送方式。然而，随着易开采石油、天然气资源的枯竭，含硫化氢较高的天然气开发力度正不断加大，以保证后续能源的供给。

硫化氢是石油和天然气中最具有腐蚀作用的有害介质之一。当天然气中含有比例较高的H₂S及水分时，由于电化学腐蚀的作用，H₂S离解形成的氢原子向钢中渗透并在钢中夹杂物或组织不均匀处聚集。当氢原子聚集成氢分子时，因体积增大而产生无明显预兆的突然开裂，其主要形式为氢致开裂（HIC）和硫化物应力开裂（SSCC）。影响氢致开裂（HIC）和硫化物应力开裂（SSCC）的关键因素为输送介质中的H₂S分压。对于相同的输送介质，管道输送压力越大，H₂S分压相应越大。当H₂S分压达到0.1~0.5MPa时，相应的氢渗透率较高，极易发生氢致开裂（HIC）和硫化物应力开裂（SSCC）。

我国大部分油气田中含有的硫化氢浓度含量较高，为降低H₂S分压带来的腐蚀开裂问题，管道输送压力较低，能源输送能力和效率较低。输送管道使用的管线钢主要是低强度的X52级耐硫化氢腐蚀钢。然而，为满足能源需求的爆发式增长，大输量、高压力的管道输送成为主要的发展趋势。管道输送压力增加直接导致现有气源输送过程中H₂S分压的大幅提升，相应地引起管道腐蚀开裂的倾向高度增加。为解决输送压力升高和H₂S腐蚀开裂倾向增加带来的问题，急需开发具有高强度、高韧性、优异耐H₂S腐蚀性能和良好可焊接性的高钢级耐腐蚀管线钢。

经检索，在本发明之前，专利申请号为CN201110331254.8、CN201310198848.5、CN201310275095.3的专利中涉及的X70MS钢均采用Cu+Cr+Ni体系,添加了较多的贵重金属Cu、Ni导致原料生产成本增加，且Cu、Ni元素在pH≤3.5的酸性环境中并不具有耐腐蚀保护作用，不适于pH值较低的含H₂S腐蚀环境。专利申请号分别为CN201310275095.3的专利中Mn元素含量较高，容易引起带状偏析，降低组织均匀性，增加管线钢发生氢致裂纹的风险，且该专利实施例也表明确实发生了氢致开裂（CLR甚至达到18.2%），严重影响到其在实际工况应用时的安全性。专利申请号为CN201310469618.8和CN201310470450.2的专利除同样采用成本较高的Cu+Cr+Ni体系外，其化学成分中Mn元素（≤1.2wt%）无下限值要求不符合工艺生产实际，因为当Mn含量＜0.55wt%时，钢的奥氏体区将过度收缩并导致大量先共析铁素体产生，具有该组织类型的钢从理论和实践上均无法达到X70的强度级别。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种在保证高强度、高韧性、良好的可焊接性等性能外，还具有优异的耐硫化氢腐蚀性能，钢管不易失效的直缝焊管用耐硫化氢腐蚀的X70管线钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种直缝焊管用耐硫化氢腐蚀的X₇₀管线钢，其组份及重量百分比含量为：C 0.030~0.060%；Si 0.15~0.30%；Mn 0.55~0.95%；P≤0.010%；S≤0.0010%；Cr 0.10~0.30%；Mo 0.05~0.15%；Nb 0.015~0.065%；V 0.02~0.05%；Ti 0.01~0.02%；N≤0.004%；其它为Fe及不可避免的夹杂元素；并同时满足CEpcm≤0.19%；金相组织为：粒状贝氏体+准多边形铁素体+弥散M/A岛；学性能为：屈服强度Rt0.5 500~545MPa，抗拉强度Rm 600~660MPa，屈强比Rt0.5/Rm≤0.86，延伸率A50mm≥35%；-20℃ 冲击功KV2≥290J；-15℃ DWTT断面剪切率SA≥95%；硬度值HV10≤225。

生产一种直缝焊管用耐硫化氢腐蚀的X70管线钢的方法，其步骤：

1）经冶炼并铸成坯后对铸坯加热，控制其加热温度在1100~1190℃；