CN102367555A - 海上石油平台用高钢级耐腐蚀的原料管坯 - Google Patents
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Abstract
海上石油平台用高钢级耐腐蚀的原料管坯,涉及钢管的生产工艺,特别是一种海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产工艺。原料管坯各化学元素的质量百分比分别为:C0.28~0.33%;Si0.15~0.35%;Mn0.40~0.60%;P≤0.015%;S≤0.010%;Cr0.90~1.10%;Mo0.15~0.25%;Ni≤0.20%;Cu≤0.20%;N0.002%~0.008%;余量为Fe。本发明可从根本上解决现有普通钢管的缺陷,抗H2S腐蚀,提高了抗均匀腐蚀和局部腐蚀的能力,防止出现硫化物应力开裂和氢诱发裂纹,完全适应于海上高温高压、高含H2S、CO2等共存的强腐蚀环境,从而避免油气田发生井下油管断裂和集气干线泄露的事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及钢管的生产工艺,特别是一种海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产工艺。
背景技术
随着我国石油天然气开发力度的加大,新钻井技术的采用以及原有钻井技术的改进,油气井深度越来越深,采集油气的石油平台面临着高温高压、高含H2S、CO2等共存的强腐蚀环境,从而造成油气田多次发生井下油管断裂,集气干线泄露事故,致使许多油气田井都在投产一年左右由于此类问题提前报废,造成巨大损失。
在酸性油气田上常见的腐蚀破坏通常分为两种类型:一类为电化学反应过程阳极铁溶解导致的均匀腐蚀和局部腐蚀,表现为金属设施与日俱增的壁厚减薄和点蚀穿孔等局部腐蚀破坏;另一类为电化学反应过程阴极析出氢原子,进入钢中后,导致金属构件两种不同类型的开裂,即硫化物应力开裂和氢诱发裂纹(HIC),HIC常伴随着钢表面的氢鼓泡。HIC是一组平行于轧制面,沿着轧制方向的裂纹。HIC在钢内可以是单个直裂纹,也可是是阶梯状裂纹,还包括钢表面的氢鼓泡。HIC极易起源于棱形、两端尖锐的MnS夹杂,并沿着碳、锰和磷元素偏析的异常组织扩展,也可以产生于带状珠光体,沿带状珠光体和铁素体间的相界扩展。
随着能源结构的调整,H2S对石油平台的腐蚀是油气井生产过程中经常遇到的问题,它溶于水后具有很强的腐蚀性,不仅会导致金属材料突发性的硫化物应力腐蚀开裂,而且H2S的毒性也严重威胁着人身安全。国内外在广泛研究了H2S对无缝钢管的腐蚀机理、特征及影响因素的基础上,提出了预测H2S腐蚀环境下无缝钢管腐蚀速率的各种数值模拟计算方法,形成了使用耐腐蚀合金管材、涂镀层管材、注入缓蚀剂、阴极保护等系列防腐蚀技术。然而,由于不同防腐技术在防腐效果、成本、作业的难易程度和相关锋线上都有所不同,因此,一个油气田采用的防腐技术不同,其防腐费用及效果差异也很大。过去,油气田在决定采用何种防腐技术时,主要考虑能否有效地解决无缝钢管腐蚀问题,且初期投资要少,没有或很少从油气田整体开发的角度进行经济评价。然而“高效经济”是油气田开发的原则。因此不论采用何种防腐技术都要进行经济评价,使油气田在开发期限内投入的总费用最少,而不是一时期内费用最少或效果最好。因此,有必要对H2S腐蚀环境下各种防腐蚀技术进行评价,从而优选出适合油气田开发的防腐技术,从而开发防腐蚀平台用无缝钢管。
发明内容
本发明目的在于为海上石油平台提供一种耐腐蚀的专用原料管坯。
本发明的各化学元素的质量百分比分别为:C 0.28~0.33%;Si 0.15~0.35%;Mn 0.40~0.60%;P≤0.015%;S≤0.010%;Cr 0.90~1.10%;Mo 0.15~0.25%;Ni≤0.20%;Cu≤0.20%;N 0.002%~0.008%;余量为Fe。
C是稳定奥氏体的元素,随着含C量的增高,合金的强度会增加,但容易出现碳化物偏析,使偏析区的硬度同周围组织出现差异,导致HIC腐蚀,故含碳量的增加不利于抗硫化氢腐蚀;但含碳量降至0.01%,或更低时,则会增大HIC敏感性。
Mn为奥氏体形成元素,既溶于铁素体使之强化,又溶于渗碳体,可取代部分铁原子形成复合碳化物,且其在渗碳体中的浓度大于在铁素体中的浓度,具有固溶及细晶化作用。Mn与S结合形成MnS,会降低钢的的脆性转变温度,为良好的除硫及脱氧剂。因此本发明将Mn含量控制在0.40%~0.60%,可使相变温度进一步降低。
Mo可促进钢的钝化,提高钢在硫酸盐酸及部分有机酸中的耐蚀性及钢的抗点蚀能力,热处理时,钼有效推迟高温转变,抑制铁素体的形成,细化晶粒,且使Nb(C、N)沉淀减少。在高温回火时,钼能抑制磷等杂质在晶界偏聚而导致的脆性现象,使残留奥氏体降至最低,从而形成未回火的马氏体,利于增强基体抗硫化氢腐蚀性能。
本发明降低钢管中S和MnS等非金属夹杂物的含量并控制其形态,降低C含量及易偏析的Mn、P等元素的含量,由于采用以上钢管组分,本发明可从根本上解决现有普通钢管的缺陷,抗H2S腐蚀,提高了抗均匀腐蚀和局部腐蚀的能力,防止出现硫化物应力开裂和氢诱发裂纹,完全适应于海上高温高压、高含H2S、CO2等共存的强腐蚀环境,从而避免油气田发生井下油管断裂和集气干线泄露的事故发生。
具体实施方式
本发明采用“电弧炉和LF精炼”、“转炉和LF精炼”的冶炼工艺,形成原料管坯,解决了钢管的冶金质量、化学成分控制、夹杂物形态控制等关键技术问题。
其中,冶炼前,各成分的组分质量百分比分别为:C 0.28~0.33%;Si 0.15~0.35%;Mn 0.40~0.60%;P≤0.015%;S≤0.010%;Cr 0.90~1.10%;Mo 0.15~0.25%;Ni≤0.20%;Cu≤0.20%,N 0.002%~0.008%,余量为Fe。
Claims (1)
1.海上石油平台用高钢级耐腐蚀的原料管坯,其各化学元素的质量百分比分别为:C 0.28~0.33%;Si 0.15~0.35%;Mn 0.40~0.60%;P≤0.015%;S≤0.010%;Cr 0.90~1.10%;Mo 0.15~0.25%;Ni≤0.20%;Cu≤0.20%,N 0.002%~0.008%,余量为Fe。
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