[发明专利]一种耐酸腐蚀的高强度管线钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种耐酸腐蚀的高强度管线钢及其制造方法，属于耐腐蚀管线钢的冶炼制造领域。在钢水冶炼时采用脱硫预处理、冶炼、连铸、轧制、冷却、矫直和切边过程，该管线钢的抗拉强度达到650MPa以上，‑20℃下的冲击韧性在330J以上，且具有优异的抗硫化氢应力开裂和抗HIC腐蚀性能，并且该管线钢的成分中不添加镍、钼等昂贵合金元素，使得制造成本低廉；且与通用的低碳高锰成分设计不同，本发明的管线钢采用低碳、低锰、高铬的合金化成分体系，从成分上消除了高锰体系所引起的锰合金元素偏析问题，避免了带状偏析组织形成，具有优异的耐腐蚀性能，并且具有较高的强度和韧性。

技术领域

本发明属于耐腐蚀管线钢的冶炼制造领域，涉及一种耐酸腐蚀的高强度管线 钢及其制造方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，经济对石油天然气能源的消耗量和依存度急剧增 加。由于石油和天然气的产地大都位于偏远的山区、荒漠以及海洋等特殊地区和 交通不便利的地区。管道运输是目前油气输送最为经济高效的运输方式，据统计， 全球陆上70％石油和99％天然气要依靠管道输送，油气管道是国民经济的生命 线。油气输送管道朝着大口径高钢级方向发展。由于管道输送介质中含有水和腐 蚀性气体，还有一些石油、天然气产自海洋等酸性腐蚀地区，对输送管道产生腐 蚀破坏，轻者影响管道输送系统可靠性及使用寿命，严重的不仅会造成管道穿孔， 引起油、气等输送物质的泄漏，而且还会带来由于维修所产生的材料和人力上的 浪费，甚至引起火灾。尤其是天然气管道会因腐蚀引起爆炸，威胁人身安全，造 成环境污染，后果极其严重。

管线内部的H₂S腐蚀是输气管线腐蚀的主要形式之一，这种腐蚀破坏主要 是氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking，HIC)。氢致裂纹是指金属材料在含H₂S 的介质环境中，由于电化学腐蚀过程中析出的氢进入金属材料内部，产生阶梯型 裂纹，这些裂纹的形成与扩展最终使材料发生开裂。另一种管道腐蚀为硫化物应 力腐蚀(Stress Corrosioncracking,SCC),其腐蚀机理是管道在H₂S等酸性环境中， 氢原子进入金属内部，氢原子与金属键结合，降低了金属原子间的结合能，在应 力的作用下导致材料发生脆性断裂。硫化物应力腐蚀也与材料特性有关，材料强 度越高，硫化物应力腐蚀敏感性越强，马氏体、珠光体等组织具有较高的氢脆敏 感性，特别是高锰、高硫磷含量管线钢容易在钢板厚度二分之一处形成偏析，带 状组织和大量的MnS夹杂物存在都是发生硫化物应力腐蚀的主要因素；硫化物 应力腐蚀的另一个因素是材料必须有应力场，包括外加载荷应力、内在残余应力等。

为了使管线钢具有优异的抗酸腐蚀性能，现有的耐腐蚀管线钢大都采用低碳 高锰成分设计，在生产工艺上采用控轧控冷轧制工艺等，虽然控制了钢中的碳元 素偏析，但高锰成分极易形成偏析带，特别是锰的偏析带一旦形成，很难通过热 处理等热加工方式消除，因为锰在钢中的扩散速度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，管线钢抗酸腐蚀性能较差、高锰成 分易形成偏析带的缺点，提供一种耐酸腐蚀的高强度管线钢及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种耐酸腐蚀的高强度管线钢，以质量百分比计，所述管线钢的成分包括：0.04％～0.08％的C、0.15％～0.55％的Si、0.15％～0.95％的Mn、0.8％～2.0％的 Cr、0.15％～0.55％的Cu、0.020％～0.090％的Nb、0.008％～0.035％的Ti， N≤0.0040％，P≤0.015％、S≤0.006％，余量为铁和不可避免的杂质。

优选地，所述耐腐蚀管线钢的抗拉强度至少为650Mpa，屈服强度在550MPa 以上；-20℃下冲击韧性不小于330J；

所述耐腐蚀管线钢在抗氢致开裂试验性能中：裂纹敏感率≤1.0％，裂纹长度 率≤12％，裂纹厚度率≤3％。