[发明专利]一种耐硫化氢腐蚀的高强度X80MS螺旋埋弧焊管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊管及其制造方法，尤其是一种耐硫化氢腐蚀的高强度X80MS钢级螺旋埋弧焊管及其制造方法。 

背景技术

H₂S是石油和天然气中最具有腐蚀作用的有害介质之一，严重地影响着油气输送管线的使用寿命，其中氢致开裂(HIC)和硫化物应力开裂(SSCC)是H₂S酸性腐蚀的主要形式，制约着油气输送管道的安全服役。 

HIC产生的原因一股认为是，硫化氢溶于水形成的酸性溶液与管壁金属通过电化学反应使钢内吸收氢，氢原子在钢内夹杂物或其它微观组织结构等不连续区域聚集并形成分子氢，产生很高压力，形成阶梯型裂纹和(或)氢鼓泡，使管壁或零构件的有效厚度减薄，当其受到外应力作用时，易于破坏或失效。SSCC开裂是外加应力、残余应力和氢压力共同作用引起的氢聚集区开裂，开裂方向垂直于管面并有迟延的特征。 

全球高含H₂S天然气产量将达到400亿方，约占30％，对耐酸管的需求量较大。我国大部分油气田中含有的硫化氢浓度含量较高，尤其是四川、新疆等地集输管线处于酸性腐蚀环境，使用的钢管主要是低强度的耐酸管，无法承受高压大流量输送。但高钢级耐酸管，强度、硬度比较高，极易发生HIC和SSCC，因此开发腐蚀环境用高强度X80MS耐酸性钢管势在必行。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种管体高强度、耐酸性能好的X80MS钢级耐硫化氢腐蚀螺旋埋弧焊管及其制造方法。 

一种耐硫化氢腐蚀的高强度X80MS螺旋埋弧焊管，所述焊管的化学成分为C：≤0.05wt％，Si：0.17～0.20wt％，Mn：≤1.70wt％，P：≤0.005wt％，S：≤0.0008wt％，Cu：0.22～0.25wt％，Ni：0.25～0.30wt％，Cr：≤0.02wt％，Nb：0.04～0.10wt％，V：≤0.05wt％，Ti：0.03～0.06wt％，Mo：0.20～0.28wt％，Al：0.026～0.035wt％，B≤0.0002wt％，其余为铁和不可避免的杂质。 

开发出一种高强度X80MS钢级耐硫化氢腐蚀直缝埋弧焊管制造技术方案，包括以下步骤：开卷、矫平、铣边、预弯、成型、内焊、外焊、定尺切割、 管端扩径、超声波检查、X射线检查、水压、管端倒棱、成品检查。 

1)钢板铣边：根据钢管设计的直径和厚度选取钢板，铣边后内外焊坡口角度各60°～90°、钝边高度8～10mm，以消除合缝后产生的“内紧外松”现象，获得有利于成型咬合的坡口形状； 

2)钢板成型；根据卷板实物屈服强度水平，采用外控成型方式，根据成型钢管设计尺寸调整转盘角度，精密测量控制各成型辊的位置与角度，调整1#和3#辊间距和倾角，合理调整2#辊压下量，确保钢管成型后具有良好的圆度和低的残余应力。 

3)内焊：内焊的工艺为：第一号焊丝采用直流反接，电流1400±200A，电压34±2V；第二号焊丝采用交流，电流520±50A，电压38±2V；焊接速度为1.35～1.75m／min。 

4)外焊：外焊的工艺为：第一号焊丝采用直流反接，电流1400±300A，电压34±3V；第二号焊丝采用交流，电流500±50A，电压38±2V；焊接速度为1.35～1.75m／min。 

5)采用应力为90％～100％最小屈服强度进行静水压试验，使管体和焊缝具有低的残余应力。 

6)X射线检查和超声波检查：对焊接接头和管母进行检测； 

7)管端坡口加工：按照要求尺寸在钢管两端加工坡口； 

8)外观尺寸检查：根据要求对钢管外观尺寸进行测量； 

本发明的耐酸性X80MS钢级螺旋焊管采用超低C成分设计，采用高纯净冶炼技术和夹杂物变性处理技术，尤其是对S杂质含量控制到0.0008wt％以下，从而大大降低MnS等夹杂物含量，使得板材组织均匀，纯净度高，带状偏析少。添加少量的Cr、Ni和Cu，以降低材料中元素偏析、带状组织等内部缺陷，减少氢原子聚集形核质点，提高板材的抗H₂S腐蚀能力，添加一定量Nb元素确保板材具有高的强韧性。 

优选的铣边工序是保证板卷在焊接过程中能够焊透，并提高焊接速度，改善焊缝形貌，减小焊接线能量，降低焊接残余应力和焊接热输入对焊缝组织和性能的影响，提高焊缝性能。