[发明专利]高加载应力下抗SSCC性能优良L450MS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L450MS管线钢及其制造方法，该钢的成分按重量百分比计如下：C 0.055％‑0.075％、Si 0.15％‑0.25％、Mn 1.50％‑1.60％、Nb 0.045％‑0.065％、Ti 0.008％‑0.025％、Mo 0.06％‑0.10％、Cr 0.11％‑0.19％、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。制造方法包括冶炼—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加载应力下抗HIC和抗SSCC检验要求,低温断裂韧性优异，‑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L450MS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)加拿大发明CA 2 289 084，Linepipe and structural steel produced byhigh speed continuous casting.合金设计为：C 0.015％-0.080％、 Si≤0.21％、Mn0.10％-1.0％、S≤0.008％、P≤0.025％、Nb 0.005％-0.15％、 Ti 0.015％-0.025％、Cr≤0.50％、Mo≤0.60％、Ni≤0.95％、Cu≤0.25％、 Ca≤0.005％、B≤0.0025％、Al≤0.063％、V≤0.007％，余量为Fe。该发明采用低锰设计，为弥补强度上的损失，加入了较多的Nb、Cr、Mo、Ni、Cu等贵重元素(多数合金含量已超标准上限)，合金成本很高且实用性不足，另外S、P含量控制要求低，不利于耐H₂S腐蚀控制。