[发明专利]正火态抗酸管线用钢X52NS热轧板卷及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸性气体输送服役条件用X52级别热轧板卷的技术领域，特别涉及适用于高温、高压、长距离输送管道用抗酸(HIC和SSCC)管线钢X52级别热轧板卷及其制造方法。

背景技术

腐蚀是对输油(气)管线的安全性带来威胁的主要形式之一，往往是造成管线断裂，诱发灾难性事故的根源，因此耐腐蚀性是钢管使用性能的一个重要指标。石油、天然气输送管线在服役过程中，因为阴极保护，电化学反应过程中阴极析出的氢原子浸入钢中，容易导致硫化物应力腐(SSCC)和氢致开裂(以下称HIC)，从而造成腐蚀穿孔从而导致原油泄漏。原油泄漏不但给石油生产带来巨大的经济损失，而且会污染环境，影响农作物的生长和居民的生活等，成为严重的社会问题。

在当今世界范围内，一方面随着人类会对天然气需求量的日益增加，对许多含硫化(H₂S)成分较高的天然气进行开采、输送和加工，另一方面随着管线输送压力的提高，也造成硫氢分压的增大。这些因素必将使得输送管线的问题更为突出，也是目前急需要解决的主要问之一，这一点目前已引起了人们的普遍关注。而随着天然气管道输送的服役条件越来越苛刻，对输气管道用管线钢的要求也越来越高。在中东的一些区域，如伊朗、伊拉克等地，目前有很多管道工程已经开始在高温条件下进行气体输送，长时间服役于这种环境下，钢管的抗高温力学性能的稳定性成为影响输送安全性的一个重要因素。因此，既要保证良好的抗酸性能，又要在高温输送条件下保持良好的力学性能，对钢管母材提出了很高的要求。

恶劣的使用环境要求抗HIC管线钢在具有良好的强韧性(使用温度下具有足够的冲击韧性、较低的韧脆性转变温度、抗动态撕裂和较低的屈强比等)同时具有抗腐蚀的特性(钢质纯净，提高HIC敏感性的C、S、P等元素的含量低，MnS夹杂少，添加抗腐蚀元素Cu等，均匀的组织不会引起严重氢陷阱和优良的厚度方向性能等)。

关于酸性条件下管线用钢及其制造方法，以往国内和国际上已经进行了部分研究，但均无法在经过正火之后满足力学性能，同时仍能够具有良好的抗酸性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供正火态抗酸管线用钢X52NS热轧板卷及其制造方法，解决现有技术酸性条件下管线用钢无法在经过正火之后满足力学性能、同时仍能够具有良好的抗酸性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了正火态抗酸管线用钢X52NS热轧板卷，各组分的含量是：C 0.02-0.06wt%，Si 0.10-0.35wt%，Mn1.0-1.4wt%，P≤0.018wt%，S≤0.003wt%，Cr 0-0.50wt%，Ti0.005-0.10wt%，Nb 0.005-0.10wt%，V 0.005-0.05wt%，Ni 0-0.30wt%，Cu 0-0.30wt%，其他为Fe和不可避免的微量杂质。

本发明成分设计中主要添加元素的作用和强化机理如下：

C：是强化钢最有效的元素，然而对韧性、塑性、焊接性等有不利的影响，所以降低碳含量可以改善转变温度和钢的焊接性能。对于微合金化钢，低的碳含量可以提高抗HIC的能力和热塑性。随着Ceq的含量增加，抗HIC性能逐渐变差。当C>0.13%，Ceq>0.38%时，抗HIC性能基本就不能满足标准要求。本发明C含量为0.02～0.06%，优选含量为0.025-0.045%。

Mn：提高管线钢的淬透性，起到固溶强化的作用，弥补低碳或超低碳造成的强度下降。在抗氢蚀的钢种设计上，Mn含量不能超过1.6%，否则CLR会增加。在中低强度铁素体－珠光体管线钢中，HIC常沿珠光体带扩展，而带状组织的形成，主要是Mn和P的偏析引起的，生成了对HIC敏感的低温转换硬组织带。这同时也是管线钢的HIC多出现在板厚中心的原因。本发明Mn含量为1.0～1.40%，优选含量为1.10-1.30%。

P：磷的偏析会促使氢致开裂形成。钢在凝固过程中，枝晶间富集P，使Ar 3线升高。在热轧冷却时先生成铁素体，而碳却被排斥于树枝晶枝干，并生成珠光体，从而造成P偏析的铁素体－珠光体带状组织，使钢的抗HIC敏感性增强。本发明P含量为0.018%，优选含量控制在0.015%以内。

S：硫能促进HIC发生，是极为有害的元素，生成的MnS夹杂是HIC最易成核的位置，也是最应该避免的夹杂。在A溶液中，S≤0.006%时，一般HIC性能满足要求。本发明S含量为0.003%，优选含量控制在0.001%以内。