[发明专利]一种抗H2

说明书

本发明公开了一种抗H₂S/CO₂腐蚀的低合金钢材料及其制备方法与应用。该低合金钢材包括以下按质量百分比计的组分：C0.03‑0.1％，Si0.1‑0.5％，Mn0.5‑1％，Cr0.5‑1.5％，Mo0.1‑0.8％，Al0.02‑0.05％，P≤0.01，S≤0.005％，Ti0.02‑0.1％，其余为Fe及不可避免杂质。制备方法为：冶炼及连铸制备初级坯料；再次加热至1100～1250℃，并在此温度保温50～80min；采用高速线材热轧生产工艺制备坯料；热轧后坯料采用冷成型方法获得断面异型钢；采用调质热处理工艺改善材料性能。本发明低合金钢呈现出良好的抗H₂S/CO₂腐蚀性能，且成本低。

技术领域

本发明属于冶金和化学工程技术领域，具体涉及一种抗H₂S/CO₂腐蚀的低合金钢材料及其制备方法与应用。

背景技术

全球气候变暖是人类生存面临的一个重要课题，而温室气体排放又是全球气候变暖的重要诱因，其中又以CO₂为罪魁祸首。因此，降低CO₂排放或者将产生CO₂气体进行合理处置，是减少温室气体排放，并缓解全球气候变暖的必由之路。碳捕获和封存技术是一种有效降低工业排放大量CO₂气体至大气中的方法，该技术通过多种方法，如吸收分离法、吸附分离法、膜法、化学链燃烧技术等，将工况企业中产生的大量CO₂气体进行捕获，然后通过管道运输至封存点，如地下盐水层、枯竭油气层等，从而达到将多余CO₂气体进行封存的目的。在碳捕获和封存技术中，多使用钢铁材料将高温高压CO₂气体从捕获点运输至封存点。但钢铁材料遭受高温高压CO₂腐蚀的侵蚀，并形成水饱和CO₂环境与CO₂饱和水两种腐蚀环境，对钢铁材料的安全服役造成威胁。

在高温高压CO₂气体中有时会掺杂部分H₂S气体，从而形成H₂S与CO₂两种混合气体的腐蚀环境，并可构成水饱和H₂S/CO₂环境与H₂S/CO₂饱和水环境两种腐蚀环境，严重情况导致集输管道的失效断裂。当今应用于碳捕获和封存技术的集输管道多使用含Cr和Mo元素较高的钢铁材料，如42CrMo4(AISI 4140)、X46Cr13(AISI 42C)，这些材料成本高，制造过程繁杂。碳捕获和封存技术中的一个重要封存点是海底地质水，而上述钢铁材料已远不能满足海洋环境的要求，这主要受限于海水的腐蚀和洋流的扰动，导致上述钢铁材料的耐蚀性和柔性差。

海洋软管是一种新型的海洋用集输管道，它由高分子和钢铁材料构成的多层复合结构具有安装容易、抗腐蚀性能优异、柔韧性强的诸多优点。海洋软管独特的结构保证其具有优异耐海水腐蚀性能的同时，又可承受集输过程中的高压力和高温。海洋软管中的核心层是铠装层，它是由低合金钢构成，相比传统的42CrMo4(AISI 4140)、X46Cr13(AISI 42C)等材料具有，合金元素少，价格低廉的优势。但也对抗水饱和H₂S/CO₂环境与H₂S/CO₂饱和水环境与传统材料有同样的要求。因此，研发出应用于碳捕获和封存技术中海洋软管铠装层的低合金钢，使得该钢具有优异的抗两种高温高压H₂S/CO₂腐蚀，对解决海洋环境应用碳捕获和封存技术缓解温室效应具有重要意义。

发明内容