[发明专利]具有高疲劳强度和抗氢脆性的冷轧钢丝以及并入有所述冷轧钢丝的增强的柔性管道

说明书

本发明涉及具有高疲劳强度和抗氢脆性的冷轧钢丝以及并入有所述冷轧钢丝的增强的柔性管道，所述钢具有以重量百分比表示的以下化学组成：0.2≤C≤0.6、0.5≤Mn≤1.0、0.1≤Si≤0.5、0.2≤Cr≤1.0、P≤0.020、S≤0.015、N≤0.010，以及任选的不超过0.07％的Al、不超过0.2％的Ni、不超过0.1％的Mo和不超过0.1％的Cu，余量为铁和由生产导致的不可避免的杂质。所述丝具有包含贝氏体以及任选的多达35％的针状铁素体和多达15％的珠光体的显微组织。本发明还涉及生产方法并且涉及用于开采碳氢化合物的并入有所述丝的柔性管道。

本申请是名为“具有高疲劳强度和抗氢脆性的冷轧钢丝以及并入有所述冷轧钢丝的增强的柔性管道”、申请号为201480070438.5的中国专利申请的分案申请，专利申请201480070438.5是根据专利合作条约于2014年12月22日提交的国际申请(PCT/FR2014/000301)进入中国国家阶段的国家申请。

技术领域

本发明涉及应用于海上采油的冶金领域。其特别地涉及可以用作沉入深水的结构或组件如柔性海上管道的增强或结构元件的钢丝，无论其用于输送液体还是气体碳氢化合物。

背景技术

已知的是，关于此类丝的基本要求，除了优良的机械特征之外，还有在硫(特别是存在于输送的流体和碳氢化合物中的以H₂S的形式)存在的酸性环境中良好的抗氢脆性。

目前可商业获得的用于海上使用的钢丝主要由拉伸强度Rm约为800MPa的低合金钢种(low-alloy grades)制成。

为了以已知的方式制造这些冷轧丝，使用包含0.15重量％至0.80重量％的碳的锰钢，其初始显微组织为铁素体-珠光体。在使初始圆轧丝棒成形之后，应用适当的应力消除热处理以获得需要的硬度。然而，由于在输送的碳氢化合物中强烈存在H₂S，所以通过这些常规方法获得的冷轧丝线不能承受在深水中遭遇的相对强的酸度。

此外，柔性海上管道目前必须适于在越来越深的水下深度的使用，这需要提高机械断裂强度超过800MPa，以及提高使其能够抵抗由存在的H₂S和CO₂产生的腐蚀的腐蚀疲劳强度。

此外，关于价格的市场约束越来越紧，这对贵合金元素(例如铬、铌等及其昂贵的加工步骤(尤其是如果其必须在热条件下进行)的惯常使用或长期使用或大量使用具有不利影响。

发明内容

因此，本发明的目的是使可获得在酸环境(H₂S类型的酸性环境)中具有非常良好的抗氢脆性特性和非常良好的腐蚀疲劳强度特性(CO₂+H₂S)的钢丝以满足油气市场中的新约束，特别是通过使用低合金钢组合物。

更具体地，所述目的是在含有5mbar H₂S或更多H₂S(抗氢脆性)的环境中在pH为4.1下在应力下测试30天之后不存在内部裂缝。

另一个目的是在含有H₂S和CO₂的腐蚀性环境中在+100MPa至+600MPa的交变应力下在二百万次弯曲循环之后不存在疲劳失效(疲劳断裂)。甚至更具体地并优选地，所述目的为即使多达四百万次循环也不存在疲劳失效(腐蚀疲劳强度)。

除了所述丝的这些用途特性外，另一个目的是优良的机械特性，并且具体地为800MPa至1300MPa的机械断裂强度和大于或等于10％的延展性A以便于成形操作。

本发明的目的是权利要求1中所述的丝。所述丝还可具有单独或组合考虑的权利要求2至5中所述的特征。

本发明的另一个目的是权利要求6中所述的方法。所述方法还可以包括单独或组合考虑的权利要求7至11中所述的特征。

本发明的另一个目的是权利要求12中所述的管道。