[发明专利]一种含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土耐湿H₂S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法。

背景技术：

管道运输因其具有经济高效，不间断和无污染等特点而得到广泛应用，为了实现管线的长距运输，需要高钢级管线管，由于我国油气资源中部分存在水和H₂S气体，这对输送管道带来严重的腐蚀问题，而且难以预测。低温湿硫化氢腐蚀主要有应力腐蚀（SSC）和氢致开裂（HIC）两种破坏型式。这两种破坏型式在石油天然气输送管道中均产生过严重的事故，而耐湿H₂S腐蚀与高钢级相互矛盾。为此，国内外相继开发了抗湿H₂S腐蚀L450QS高钢级管线管，这些材料的应用有效的防止了湿硫化氢腐蚀的产生和破坏。

经检索，中国发明专利“一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢”（专利申请号：CN 1351189A），其存在以下问题和缺点：

杂质元素Cu（重量%≤0.20%）含量高。这是以废钢为原料用电炉生产工艺所无法克服的不足，由于Cu元素的熔点低，这会给冶炼、轧制过程造成一定的难度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种杂质元素含量低、冲击韧性高、晶粒细小、耐湿H₂S应力腐蚀性能高的含稀土耐湿H₂S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法。

本发明的无缝钢管是这样实现的：

以重量百分比90%的高炉铁水与10%的优质废钢作为原料；管坯的化学成分按重量百分比分别为：C 0.06-0.12；Si 0.10-0.30；Mn 0.80-1.10；P≤0.015；S≤0.005；Cr 0.10-0.30；Mo 0.10-0.15；V 0.03-0.09；Ti 0.01-0.03；Al 0.01-0.04；稀土元素RE 0.0005-0.0100；Cu≤0.10，余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素；产品的力学性能：屈服强度550～600 MPa、残余应力≤30MPa、冲击值≥200 J/cm²，晶粒度≥8.5级；SSC性能：恒定应力为0.8 Rt_0.5=388MPa，经过H₂S饱和溶液（A溶液）浸泡、连续720小时试样不断裂；HIC性能：CSR=0，CLR=0，CTR=0。

所述RE为Ce与La的混合稀土金属，其重量百分比为：Ce 67%、La 33%。

本发明的无缝钢管的生产方法如下：

首先对上述高炉铁水进行预处理，然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼完成后进入VD工位进行真空脱气处理，再进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对连铸管坯进行加热，对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管，对轧管进行定张减径后送入冷床冷却，然后实施锯切，对切好的套管进行热处理，然后进行矫直，最后经探伤检测，合格者经倒棱加工后即为管线管成品。

其工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→管坯加热→穿孔→连轧→定（张减）径→冷却→锯切→热处理→矫直→探伤→倒棱。

连铸圆管坯的生产过程如下所述：

1、将高炉铁水经预处理，使得铁水中的含S量（重量百分比）降低到0.010%以下。

2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉，加入（重量百分比）10%优质废钢，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块。

3、在LF炉进行精练：精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作。

4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按预定加入量喂入稀土丝。

5、进行VD真空处理：真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13分钟。

6、喂入定长硅钙丝，喂丝后进行8-10分钟吹Ar；将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺；控制钢水过热度≤30℃，铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯。