[发明专利]高加载应力下抗SSCC性能优良L485MS管线钢及其制造方法

说明书

本发明提供了一种高加载应力下抗SSCC性能优良L485MS管线钢及其制造方法，该管线钢的成分按重量百分比计如下：C 0.04％‑0.06％、Si 0.15％‑0.25％、Mn 1.61％‑1.70％、Nb 0.066％‑0.080％、Ti 0.008％‑0.025％、Mo 0.12％‑0.18％、Cr 0.15％‑0.25％、Ni 0.10％‑0.20％、Als 0.015％‑0.045％、P≤0.010％、S≤0.001％、N≤0.004％、H≤0.0001％、O≤0.001％，余量为Fe和不可避免杂质。制造方法，包括铁水预处理—转炉冶炼—炉外精炼—连铸—板坯清理—板坯加热－轧制－超快冷+层流冷却—卷取；应用本发明可满足日益升级的高应力加载下抗HIC和抗SSCC检验要求,‑30℃下断口剪切面积≥95％；‑40℃下夏比冲击功≥350J；符合当前酸性油气田开发趋势和需要，具备突出的经济效益和良好的社会效益。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及高加载应力下抗SSCC性能优良L485MS管线钢及其制造方法。

背景技术

随着认识的提高和技术的进步，长输油气管道的耐蚀问题日益受重视，特别是富含H₂S等腐蚀介质的酸性油气资源，在输送过程中产生的H原子不断向钢中渗透，在夹杂、带状组织等缺陷位置聚集形成H分子膨胀、扩展，同时与钢管承受的应力交互作用造成管道断裂、失效，从而引发重大事故。目前行业共识是当管道输送介质中的H₂S分压大于300Pa时，须采用抗酸性管材。

在目前管线钢国际通用标准API SPEC 5L或ISO 3183.3中，对酸性服役管线钢的抗酸性检验包括2项：氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。其中SSCC采用四点弯曲试样，加载0.72倍钢管规定最小屈服强度的应力值，在持续通入H₂S气体的饱和酸性溶液中浸入720小时，取出观察试样表面是否开裂或有裂纹。

目前国际上研制应用的主要钢级为BMS-L450MS，最高钢级为L485MS，钢级越高、规格越厚，HIC和SSCC的敏感性越大，开发难度越大。

已公开的国内外文献中，抗SSCC检验加载应力一般采用0.72倍或0.80倍钢管规定最小屈服强度的应力值。但随着对腐蚀问题研究的深入，加载0.80倍或更高实际屈服强度的应力值的抗SSCC检验更加符合发展趋势。

以下是与本发明较接近的国内外相关文献:

1)发明《一种抗酸性X70MS钢级螺旋焊管及其制造方法》(申请号：CN201110331254.8)公开的螺旋焊管合金设计为：C 0.02％-0.05％、Si 0.10-0.20％、Mn1.10％-1.40％、S≤0.0013％、P ≤0.013％、Nb 0.020％-0.060％、V 0.030％-0.060％、Ti0.010％-0.020％、Mo 0.05％-0.15％、Cr 0.10％-0.25％、Ni 0.10％-0.25％、Cu 0.10％-0.25％、N≤0.005％、B≤0.0005％、Ca 0.0020％-0.0050％、Ca/S≥2.0，余量为Fe。该发明采用低碳低锰设计，包含大量Nb、V、Cr、Mo、Ni、Cu等贵重元素，合金成本高，另外本发明介绍的是制管工艺，不是板卷生产方法。

2)发明《一种抗酸性腐蚀X70MS管线钢热轧卷板及其制造方法》(申请号：CN201811020840.9)公开的管线钢合金设计为：C 0.03％-0.10％、Si 0.10-0.20％、Mn1.10％-1.40％、P≤0.012％、S≤0.0020％、Cr 0.15％-0.55％、Mo 0.15％-0.45％、Nb0.050％-0.080％、V 0.020％-0.040％、Ni 0.15％-0.30％、B≤0.0002％、N≤0.006％、O≤0.0018％、H≤0.0005％，余量为Fe。该发明采用低锰设计，贵重合金元素含量高，成本高；另外产品设计中杂质元素控制一般，夹杂和带状组织与普通管线要求无异，耐酸性能一般，仅满足抗HIC检验，不涉及抗SSCC检验性能。