[发明专利]一种低碳抗CO2正火态无缝管线管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低碳管线管，具体涉及一种低碳抗CO₂正火态无缝管线管及其制造方法。

背景技术

在同时含有CO₂和H₂S的油气开采环境中，对于材料抗CO₂腐蚀和抗H₂S的性能具有较高的要求。因此，在此种环境中使用的材料不但需要使用一些特定的合金元素来保证其抗CO₂腐蚀的能力，还要做到微观组织的均匀细小，满足其抗H₂S的要求。对于管线管产品来说，要同时满足这两种抗腐蚀需求，还要考虑材料的力学性能以及焊接性能，这是相当困难的。

近年来，对于245MPa及以上强度的管线管研究主要是采用Cr-Mo合金化，并且辅以一定含量的微合金元素，采用淬火+回火的调制热处理方式以得到均匀的回火马氏体组织，获得较好的抗硫性能和力学性能。但是回火马氏体组织在焊接方面存在一定缺陷，由于焊缝区域多为铁素体+珠光体组织，焊缝和母材的组织差异容易在热影响区形成沟槽腐蚀。

中国专利CN201010130911.8公开了一种超高强度抗H₂S和CO₂腐蚀无缝集输管线管，是通过加入C、Mo、Cu、Ni、RE等元素提高材料的强度及韧性，并通过加入Cr来提高其抗腐蚀性能。

中国专利CN201410233997.5中公开了一种低碳当量高强度热轧无缝管线管及其制造方法，通过添加C和适当的合金元素在控制C当量的同时得到X60及以上的强度级别，但该专利为普通低合金无缝管线管，Cr含量≤0.5％，抗腐蚀性能一般。

日本专利JP1996269623和JP1994336639公开了一种低Cr抗腐蚀集输管线管。然而上述两份专利中Cr含量小于1％，对于抗CO₂腐蚀的贡献非常有限，不能满足日益苛刻的油气田腐蚀环境，也无法最大化 保证强度与抗腐蚀性能的平衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低碳抗CO₂正火态无缝管线管及其制造方法，在Pcm(冷裂纹敏感系数)值≤0.24的情况下，该管线管的屈服强度≥245MPa，-40℃全尺寸冲击功＞200J，具有较高的低温冲击性能和优良的抗CO₂腐蚀、抗HIC性能、能力，可用于含有CO₂和H₂S的石油天然气田的集输、排污和放空管线。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种低碳抗CO₂正火态无缝管线管，其化学成分的质量百分比为：C：0.04～0.08％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.2～0.6％，N：0.01～0.02％；Cr：2.5～3％，V：0.06～0.1％，S≤0.004％，P≤0.02％，Al：0.01～0.1％，O≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素需同时满足如下关系：4≤V/N≤7，1≤(V+N)/C≤2.5，150≤Cr/N，且满足Pcm＜0.24，Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。

进一步，所述无缝管线管的组织形态为铁素体+珠光体组织。

所述无缝管线管的屈服强度≤245MPa，-40℃全尺寸冲击＞200J，在60℃、1MPa CO₂分压环境下均匀腐蚀速率≤0.26mm/a且无点蚀。

本发明的成分设计中：

C：C是保证强度和最终组织的重要元素，本发明中C含量小于0.04％时，难以与V、N形成C(N、V)析出，使得强度难以保证；另一方面难以形成足够的珠光体骨架保证其抗CO₂腐蚀性能。而C含量大于0.08％后，Pcm难以控制在0.24以下，焊接后容易出现异常组织，影响材料的抗腐蚀性能。因此，本发明需要控制C含量为0.04～0.08％。

Si：Si是钢中由脱氧剂而带入的元素，其含量超过0.5％时，会显著提高钢的冷脆韧脆转变温度，因此应控制Si含量在0.5％以下，此外为了保证脱氧效果，需要保持Si在0.1％以上。