[发明专利]一种高强度、抗CO2/H2S腐蚀无缝集输管线管

说明书

技术领域

本发明涉及集输管线管，特别涉及一种用于输送腐蚀性原油或天然气的高强度、抗CO₂/H₂S腐蚀无缝集输管线管。

背景技术

由于集输管线管输送的介质是未经脱盐、脱水和脱硫处理的原油或天然气，因而一般除要求集输管线管具有相应的强度、冲击性能和焊接性能之外还要求其具有一定抗H₂S/CO₂腐蚀性能。在集输管线管领域，日本钢铁企业有很多代表性的产品值得我们借鉴。从具体产品来看，抗CO₂腐蚀集输管线管以住友的1-12Cr系列无缝集输管线管较具有代表性，其产品均采用了超低C+Mn+Cr+Mo+Nb+V+Ti的成分设计体系，同时上述产品均具有一定的抗H2S应力腐蚀开裂性能；在抗H₂S-CO₂腐蚀无缝集输管线管领域则以川崎0-1Cr抗H₂S-CO₂腐蚀集输管线管较具有代表性，其成份体系为超低C+1.5％Mn+0.3-1％Cr+0.02Nb+Ti+V。

日本发明JP6336639和JP8269623阐述了一种低Cr抗H2S/CO2腐蚀集输管线管，这种管线管不仅具有一定的抗CO₂腐蚀性能，同时还通过了NACE-TM0284所规定的抗HIC性能检验。然而0.25～1％Cr含量对钢种的抗CO₂腐蚀和抗点蚀性能贡献极为有限，其抗CO₂腐蚀和抗点蚀性能仅相对于普通碳钢有所提高，一般国内均将此成份体系的钢种归为抗HIC集输管线管。在日益苛刻的油气田服役环境中这类钢种很难满足用户抗H₂S/CO₂腐蚀的双重要求。

日本发明JP55158253、JP55158255、JP55158255公开了住友金属开发的Cr含量从1％直至12％的一系列抗CO₂腐蚀集输管线管，该系列抗腐蚀集输管线管不仅具有良好的抗CO₂腐蚀性能，同时还通过了在40℃、含有50ppmH₂S和180-1000ppm不等的CO₂的、5％NaCl溶液中的四点弯曲试验。然而，API-5L标准推荐NACE-TM0284抗HIC检验和NACE-TM0177恒载荷检验方法试验温度均为24±3℃，同时以上述两标准均规定以常压H₂S气体不间断通入使溶液中H₂S浓度达到饱和，此时溶液中H₂S浓度一般在2500～3000ppm；可见上述钢种的抗H₂S检验较之标准规定要宽松很多，因此从严格意义讲，并不能将该系列钢种归为抗硫化物应力开裂或抗HIC钢种；此外该系列专利还认为Cu的加入会降低抗CO₂腐蚀性能，这显然与Cu能够促进具有保护性的腐蚀产物膜形成的共识相悖；同时，JP55158255所述钢种未能充分考虑高Cr钢的焊接性能；最后，该系列专利所述钢种添加了Co、Zr等贵金属元素以改善抗腐蚀性能和焊接热影响区韧性，这将使得成本大大提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度、抗CO₂/H₂S腐蚀无缝集输管线管，兼具优良的抗CO₂腐蚀性能、抗含H₂S介质硫化物应力开裂(即SSC)和氢致开裂(HIC)以及优良焊接性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种高强度、抗CO₂/H₂S腐蚀无缝集输管线管，其成分重量百分比为：C 0.01～0.1％、Si 0.1～0.5％、Mn 0.1～1％、P≤0.02％、S≤0.003％、Cr 1.0～7.0％、Mo 0.1～2％、Cu 0.1～0.5％、0.05≤Ni≤0.75Cu、Al 0.01～0.1％、Nb≤0.1％、V≤0.1％、Ti≤0.1％、稀土元素0.01％～0.1％，其余为Fe；

其中：CE_pcm≤0.50，CE_IIW≤1.60，

CE_pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B；

CE _II W＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。

在本发明无缝集输管线管成分设计中：