[发明专利]一种耐CO2腐蚀性能优异的管线钢及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管线用钢及生产方法，具体地属于一种耐CO₂腐蚀性能优异的管线钢及生产方法。

背景技术

随着陆地常规油气资源的逐步枯竭，新的资源开采向海洋、酸性地质条件等腐蚀情况严重的地区延伸。目前，采用常规管用钢作为原材料的油气输送管道在新疆塔里木、大庆油田和部分酸性环境、海底油气田中均发现严重的腐蚀情况，使用寿命远达不到设计要求。

当CO₂分压达到2MPa甚至更高的油气输送管道，其原材料不仅要承受较高的内部输送压力、周围环境和输送介质的温度变化，还需要抵抗CO₂的全面腐蚀和局部点状腐蚀。因此需要所采用的管线钢原材料具有高强度、良好的低温韧性和优异的抗CO₂腐蚀性能。

经检索，在本发明专利之前：

中国专利申请号为CN201310286950.0的文献，公开了“一种抗二氧化碳及硫化氢腐蚀管线钢及其生产方法”。其采用低C、低Mn、高Cr、高Nb，加Cu、Ni、V、Ti等合金元素的成分设计，结合TMCP工艺生产抗二氧化碳和硫化氢腐蚀管线钢的制造方法，该方法由于C、Mn等经济型强化合金元素含量很低，为保证达到一定的强度要求，除Cr含量很高外，还添加了较高含量的Cu、Ni、Nb、V等贵重合金元素，导致合金成本很高，且由于加入合金含量大，使冶炼工序控制困难。

中国专利申请号为CN201310217916.8的文献，公开了一种“地面集输用耐CO₂腐蚀管线钢及其制备方法”，其采用低C、较高Mn，高Cr（1.0~3.0%），适量添加Cu、Ni、Mo、Nb、V、Ti等合金元素的成分设计，结合TMCP工艺生产耐二氧化碳腐蚀管线钢的制造方法，该文献由于添加了较高含量的Cu、Ni、Mo等重合金元素，合金成本高，且Cr含量不足3.0%，当CO₂分压达到2MPa以上时，抗CO₂腐蚀性能不能满足工程使用要求。

中国专利申请号为CN201410240436.8的文献，公开了“一种复合抗酸管线钢基料用热轧平板及生产方法”，其采用低C、较低Mn，适量添加Cu、Cr、Ni、Nb、V等合金元素的成分设计，结合中厚板控轧控冷工艺生产抗酸管线钢热轧平板的制造方法。该文献较低含量的Cu、Cr、Ni等合金设计，虽抗硫化氢腐蚀能力可以满足要求，但不具有抗CO₂腐蚀的能力，不适于CO₂腐蚀环境使用的高强度管线钢的生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有隔水管用钢技术存在的抗CO₂能力不足、制造成本高、生产工序控制困难等不足，而提供一种R_t0.5≥450MPa，R_m≥535MPa、R_t0.5/R_m≤0.85，A_50mm≥20%、-20℃KV₂≥120J，-15℃DWTTSA≥85％，在温度80℃，CO₂分压达到2MPa，流速为1.0m/s的试验条件下，腐蚀速率≤5mm/a，较常规X65管线钢的腐蚀速率下降80%的耐CO₂腐蚀性能优异的管线钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种耐CO₂腐蚀性能优异的管线钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.035～0.060％、Si：0.10~0.30％、Mn：1.00～1.50％、P：≤0.012％、S≤0.0020％、Cr：3.0～4.5％、Cu：0~0.10％、Ni：0~0.10％、Mo：0~0.10％、Nb：0.015～0.040％、Ti：0.010～0.025％、Al：0.010～0.050％、N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；力学性能：R_t0.5≥450MPa，R_m≥535MPa、R_t0.5/R_m≤0.85，A_50mm≥20%、-20℃KV₂≥120J，-15℃DWTTSA≥85％，在温度80℃，CO₂分压达到2MPa，流速为1.0m/s的条件下，腐蚀速率≤5mm/a，较常规X65管线钢的腐蚀速率下降80%；金相组织为细小多边形铁素体+少量贝氏体组织。

一种耐CO₂腐蚀性能优异的管线钢的生产方法，其步骤：