一种具有抗hic性能的x42无缝管线管及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有抗HIC性能的X42无缝管线管及其制造方法，其化学成分按重量百分比规定如下C：0.12～0.20％、Si：0.2～0.4％、Mn：1.0～1.6％、Ti：0.01～0.04％、P：≤0.015％、S：≤0.010％，余量为铁及不可避免杂质。方法：连轧得到的管坯经过环形炉加热到1200℃～1300℃，采用MPM连轧，出脱管温度1010～1030℃，定径温度控制在820℃～850℃；正火处理，加热880℃～920℃正火，保温40～60min。通过合金元素筛选与配比，合理工艺与正火热处理，改善抗HIC性能，晶粒组织均匀，冲击韧性良好，制造工艺易于实现，性能的均匀性、稳定性好。
【专利说明】一种具有抗HIC性能的X42无缝管线管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐腐蚀材料及无缝钢管领域，尤其涉及具有抗HIC性能的X42无缝管 线管及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 硫化氢（H2S)是石油和天然气中最具腐蚀作用的有害介质之一，我国石油和天然 气产品中含有的H 2S浓度较高，产生的H2S腐蚀较严重，对管道的抗H2S腐蚀性能要求更高。 虽然目前油田已对油、气均进行净化处理，但是当净化处理不善，油、气中H 2S含量较高时， 应力腐蚀和氢致断裂事故不可避免。油气输送管道中HIC产生的机理，一般认为是H2S溶 于水形成的溶液与管壁金属通过电化学反应产生的氢原子通过金属表面，深入管体内部， 在金属内部缺陷（非金属夹杂、元素偏析、带状组织等）处聚集结合成氢分子，氢分子体积 增大20倍产生巨大的内应力所致。当氢浓度很高时，显微缺陷处的氢压力可以超过材料的 抗拉强度，因而形成氢致裂纹，当管材存在较大的残余拉应力时，将会加剧HIC的形成。
[0003] 由于普通的X42无缝管线管在化学成分和生产工艺方面未重点考虑抗HIC性能方 面的要求，存在钢中S含量较高、带状组织严重等问题，因而不能满足安全输送含有H 2S等 腐蚀性介质的石油、天然气的要求。为此，具备抗HIC性能无缝管线管的成分设计和制造方 法的合理设计和研究就显得十分重要。
[0004] "具有抗HIC性能的X70QS无缝管线管"（CN101921964A)，公开了通过控制化学成 分：CO. 06 ?0· 14%、SiO. 20 ?0· 45%、MnL 0 ?1. 3%、S 彡 0· 003%、P 彡 0· 015%、CrO. 05 ? 0. 30%、MoO. 05 ?0. 30%、NO. 03 ?0. 10%、NbO. 03 ?0. 05%、V0. 05 ?0. 09%、A10. 015 ? 0. 025%，该管线管具有高强度、优异的冲击韧性，但其添加了 Cr、Mo、Nb等多种合金元素，成 本较高。
[0005] "具有抗HIC性能X80管线钢及其热轧板制造方法"(CN1715435)，该专利公开了采 用较低的C、P、S含量，添加了 Cu、Ni、V、B等合金元素的方法，以利于抗HIC性能，但该专利 仅对B溶液进行了试验，A溶液试验结果未指出，且此发明是用于管线用热轧钢板的生产。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种抗HIC性能的X42无缝管线管 及其制造方法，该无缝管线管具有优良的抗HIC性能，且低温冲击性能良好，具有高延性， 低屈强比，高伸长率，具有良好的经济性和耐腐蚀性能，可以广泛应用于酸性腐蚀环境下油 气井管线管的使用。
[0007] 为实现本发明目的，本发明从合金元素筛选与配比、工艺优化与参数选择、组织优 化等几个方面进行了大量而系统的试验研究，最终确定了可满足本发明目的合金元素配比 及制造工艺。
[0008] -种具有抗HIC性能的X42无缝管线管，其化学成分按重量百分比规定如下C : 0· 12 ?0· 20%、Si :0· 2 ?0· 4%、Mn :1. 0 ?I. 6%、Ti :0· 01 ?0· 04%、P :彡 0· 015%、S : < 0. 010%，余量为铁及不可避免杂质。
[0009] 其主要的化学成分作用如下：
[0010] C是碳化物形成元素，可以提高钢的强度，为保证必要强度下限定位0.08%，但碳 含量太高会加剧带状产生，影响抗HIC性能，所以上限定为0. 16%。
[0011] Si是有效的脱氧元素，含量过低会缺乏脱氧效果，过高又会降低钢的韧性，因此， 选择0. 2?0. 4%作为Si的合金含量范围。
[0012] Mn是奥氏体形成元素，用于提高钢的强度，可以弥补因碳含量降低而损失的屈服 强度，Mn在提高强度的同时，还可以提高钢的韧性，降低韧脆转变温度，因此本发明Mn含量 控制在I. 0?1. 6%。
[0013] Ti可以阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒，是强碳化物形成元素，形成的TiC粒子是 目前钢中陷阱能最高的氢陷阱，因此TiC粒子的存在可以抑制氢的入侵，从而可抑制腐蚀 的发生，同时提高钢的强度和韧性，但当含量超过一定量时其强化效果便不明显。所以控制 其含量在0.01?0.04%之间，因此本发明Ti含量控制在0.01?0.04%。
[0014] P为杂质元素，其促进中心偏析，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的韧脆转变 温度，同时还会恶化钢的焊接性能，应尽量降低其含量，要求P含量不超过〇. 015%。
[0015] S为杂质元素，易形成硫化物，对抗HIC性能影响较大，要求S含量不超过0. 01%。
[0016] 一种具有抗HIC性能的X42无缝管线管的制造方法，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；连轧得到的管坯经过环形炉加热 到1200°C?1300°C，采用MPM连乳，出脱管温度1010?1030°C，定径温度控制在820°C? 850°C ;热处理采用正火热处理，加热880°C?920°C正火，保温40?60min，之后再进行不 低于400°C的带温矫直和探伤检验。正火可以细化晶粒，基本消除带状组织，可以有效地提 高其抗HIC性能。
[0017] 本发明提出了具有抗HIC性能的无缝管线管及其制造方法，有益效果在于，通过 降低C含量，添加适当Ti合金，控制硫磷含量，采用正火热处理方法，改善其抗HIC性能，可 满足X42级别的管线管力学性能要求；晶粒组织均匀，冲击韧性良好；产品的制造工艺易于 实现，产品性能的均匀性、稳定性好。其生产成本较低，具有良好的抗HIC性能，在冲击和拉 伸性能方面表现良好，金相组织为铁素体+珠光体。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明实施例1的金相组织照片
[0019] 图2为本发明实施例2的金相组织照片
[0020] 图3为本发明实施例3的金相组织照片
[0021] 图4为本发明实施例4的金相组织照片
[0022] 图5为对比例1的金相组织照片
【具体实施方式】
[0023] 下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
[0024] 本发明实施例根据技术方案的组分配比，经过转炉冶炼、炉外精炼（LF)、连铸、连 轧得到管坯，得到的管坯经过环形炉加热后，采用MPM连续轧管方法，之后进行正火处理， 再进行带温矫直。本发明实施例钢及对比例钢的冶炼成分见表1。本发明实施例钢及对比 例钢的主要工艺参数见表2。本发明实施例钢及对比例钢的性能见表3,本发明实施例钢及 对比例钢抗HIC结果见表4。
[0025] 表1发明实施例钢及对比例钢的冶炼成分
[0026]
【权利要求】
1. 一种具有抗HIC性能的X42无缝管线管，其特征在于，其化学成分按重量百分比 规定如下 C :0? 12 ?0? 20%、Si :0? 2 ?0? 4%、Mn :1. 0 ?1. 6%、Ti :0? 01 ?0? 04%、P : 彡0.015%、S :彡0.010%，余量为铁及不可避免杂质。
2. -种如权利要求1所述具有抗HIC性能的X42无缝管线管的制造方法，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；其特征在于，连轧得 到的管坯经过环形炉加热到1200°C?1300°C，采用MPM连轧，出脱管温度1010?1030°C， 定径温度控制在820°C?850°C ;热处理采用正火热处理，加热880°C?920°C正火，保温 40?60min，之后再进行不低于400°C的带温矫直。
【文档编号】F16L9/02GK104419870SQ201310398831
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】赵波, 王长顺, 陈克东, 解德刚, 郑云龙, 陈勇, 袁琴 申请人:鞍钢股份有限公司