【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于冶金材料，具體涉及一種高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms及其制造方法。
技術介紹
1、部分油氣藏中的含硫油氣資源較多，但開采難度也較高，其在勘探開發及油氣集輸過程中極易釋放出一定量的h2s氣體，h2s的存在不僅會對油氣田地面輸送管線設備、井下管柱以及井口設備等造成較為嚴重的腐蝕損害，還可能存在較大的安全風險，嚴重影響油氣田的正常安全生產和集輸。而在此類含硫油氣資源的輸送過程中，h2s氣體的存在可能會對集輸管道產生比較嚴重的腐蝕危害，甚至可能導致集輸管道的腐蝕穿孔，影響油氣資源的高效安全輸送。
2、專利文獻cn111893401a公布了“高加載應力下抗sscc性能優良l450ms管線鋼及其制造方法”，其成分設計體系為c(0.055％～0.075％)-si(0.15％～0.25％)-mn(1.50％～1.60％)-p(≤0.010％)-s(≤0.001％)-cr(0.11％～0.19％)-nb(0.045％～0.065％)-ti(0.008％～0.025％)-als(0.015％～0.045％)-mo(0.06～0.10)-n(≤0.004％)-h(≤0.0001％)-o(≤0.0010％)，余量為fe和不可避免雜質。制造方法包括冶煉—連鑄—板坯清理—板坯加熱－軋制－超快冷+層流冷卻—卷取。高加載應力(85％的名義屈服強度)下抗hic和抗sscc檢驗要求，低溫斷裂韌性優異，-30℃下斷口剪切面積≥95％；-40℃下夏比沖擊功≥350j。本專利技術生產控制工藝與介紹專利相近，但不涉及超快冷工藝，其重點
3、專利文獻cn?106811700?b公布了“一種厚規格抗酸性x60ms熱軋卷板及其制造方法”，其成分設計體系為c(0.05％～0.07％)-si(0.15％～0.25％)-mn(1.35％～1.45％)-p(≤0.015％)-s(≤0.0015％)-cr(0.08％～0.18％)-nb(0.025％～0.045％)-ti(0.008％～0.025％)-als(0.015％～0.045％)-mo(0.06～0.10)-n(≤0.006％)-h(≤0.0002％)-o(≤0.0020％)，余量為fe和不可避免雜質。制造方法包括冶煉—連鑄—板坯清理—板坯加熱－軋制－冷卻—卷取。連鑄板坯在500-850℃溫度直接進行熱裝爐加熱，經步進式加熱爐加熱至1160-1200℃出爐；兩階段控制軋制，層流冷卻以10-30℃/s的速度冷卻，500-560℃卷取。產品綜合性能優異，特別是抗酸性和低溫斷裂韌性。本專利技術生產控制工藝與介紹專利相近，但其重點是從產品成分設計和組織形態控制方面提升高溫條件下的耐蝕性。提供了高溫條件下材料的腐蝕指標，為安全應用提供了指導。
4、文獻“集輸管線鋼硫化氫腐蝕及防護措施研究”，以常規輸送管線鋼x65m為研究對象，分析了當實驗溫度由30℃升高至60℃時，掛片的腐蝕速率可由0.187mm/年增大至0.772mm/年，腐蝕速率增大了3倍多，腐蝕速率增大的較快。研究加入質量分數為0.05％的緩蝕劑hsr-1(咪唑啉類復合型)，腐蝕防護效果較好，緩蝕效率可達到95.1％。本專利技術重點是從產品成分設計和組織形態控制方面提高其耐蝕性。
技術實現思路
1、基于目前富h2s油氣集輸管道應用現狀，本專利技術的核心是提供一種兼具耐高溫和耐硫化氫腐蝕的高級別管線鋼x60ms熱軋鋼帶及其制備方法，對我國能源的高效發展奠定扎實的基礎。
2、基于上述技術背景，以si-cr-al-ni為主要合金化的成分設計體系，通過超純凈鋼質的冶煉、均質化連鑄及熱軋的控軋控冷調控技術，獲得了產品以針狀鐵素體為主或粒狀貝氏體為主的組織形態，并采用細晶強化作為保障產品強韌性的主要措施，實現材料在高溫(25～85℃)服役下具有良好的耐h2s腐蝕特性。基于這一產品控制策略，專利技術了一種高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms熱軋管線鋼帶的制造方法。產品成分設計體系為(0.02～0.06％)c-(0.30～0.45％)si-(1.00～1.25％)mn-(0.040～0.060％)al-(0.035～0.050％)nb-(0.010～0.020％)ti-(≤0.015％)p-(≤0.0015％)s-(0.20～0.30)cr-(0.15～0.25)ni-fe，h≤2ppm，o≤25ppm，n≤50ppm。軋制采用2250mm熱軋機組(鑄坯加熱-粗軋-精軋-層冷冷卻-卷取)的控制控冷工藝。產品力學性能滿足屈服強度：445～500mpa，抗拉強度：550～600mpa，延伸率a50：25～30％，屈強比≤0.90；-30℃沖擊性能滿足akv2≥350j(全尺寸)；-30℃落錘性能(dwtt)sr≥90％；非金屬夾雜物(a+b+c+d)夾雜物之和≤1.5級，晶粒度≥11級。采用gb/t?8650-2015《管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法》評價材料hic性能，裂紋長度率(clr)、裂紋厚度率(ctr)以及裂紋敏感率(csr)均為零；采用nace?tm0177-2005《金屬在h2s環境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕》的方法b評價其ssc性能，受拉表面沒有裂紋。采用mst6-dfy-3型高溫高壓動態腐蝕實驗儀測試85℃條件下，掛片的腐蝕速率可達0.685mm/年以下。生產工藝較為簡單可執行，具有良好的高溫條件下的耐h2s腐蝕性能，適合企業批量穩定化生產和集輸管道工程的高效化應用。
3、本專利技術的具體技術方案如下：
4、本專利技術提供一種高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms，其化學成分按照質量百分比計為：c?0.02～0.06％、si?0.30～0.45％、mn?1.00～1.25％、alt?0.040～0.060％、nb?0.035～0.050％、ti?0.010～0.020％、p≤0.015％、s≤0.0015％、cr?0.20～0.30％、ni?0.15～0.25％、h≤2ppm、o≤25ppm、n≤50ppm，其余為fe和不可避免的雜質。
5、在一些實施方式中，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms的化學成分按照質量百分比計為：c?0.03～0.06％、si?0.38～0.45％、mn?1.18～1.25％、alt?0.046～0.052％、nb0.035～0.047％、ti?0.010～0.015％、p≤0.015％、s≤0.0015％、cr?0.22～0.30％、ni?0.18～0.22％、h≤2ppm、o≤25ppm、n≤50ppm，其余為fe和不可避免的雜質。
6、在一些實施方式中，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms的力學性能滿足：屈服強度：445～500mpa，抗拉強度：550～600mpa，延伸率a50：25～30％，屈強比≤0.90；-30℃沖擊性能滿足akv2≥350j(全尺寸)；-30℃落錘性能(dwtt)sr≥90％；非本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS的化學成分按照質量百分比計為：C?0.02～0.06％、Si0.30～0.45％、Mn?1.00～1.25％、Alt?0.040～0.060％、Nb?0.035～0.050％、Ti?0.010～0.020％、P≤0.015％、S≤0.0015％、Cr?0.20～0.30％、Ni?0.15～0.25％、H≤2ppm、O≤25ppm、N≤50ppm，其余為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS的化學成分按照質量百分比計為：C0.03～0.06％、Si?0.38～0.45％、Mn?1.18～1.25％、Alt?0.046～0.052％、Nb?0.035～0.047％、Ti0.010～0.015％、P≤0.015％、S≤0.0015％、Cr?0.22～0.30％、Ni?0.18～0.22％、H≤2ppm、O≤25ppm、N≤50ppm，其余為Fe和不可避免的
3.根據權利要求1或2所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS的力學性能滿足：屈服強度：445～500MPa，抗拉強度：550～600MPa，延伸率A50：25～30％，屈強比≤0.90；-30℃沖擊性能滿足AKv2≥350J(全尺寸)；-30℃落錘性能(DWTT)SR≥90％；非金屬夾雜物(A+B+C+D)夾雜物之和≤1.5級，晶粒度≥11級。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS采用GB/T?8650-2015《管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法》評價材料HIC性能，裂紋長度率(CLR)、裂紋厚度率(CTR)以及裂紋敏感率(CSR)均為零；采用NACE?TM?0177-2005《金屬在H2S環境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕》的方法B評價其SSC性能，受拉表面沒有裂紋。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS采用MST6-DFY-3型高溫高壓動態腐蝕實驗儀測試85℃條件下，掛片的腐蝕速率不超過0.685mm/年。
6.權利要求1-5中任一項所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼X60MS的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下工藝：冶煉連鑄工藝和軋制工藝。
7.根據權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述冶煉連鑄工藝為：鐵水→KR脫硫→轉爐煉鋼→LF精煉→RH脫氣→板坯連鑄；
8.根據權利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，所述軋制工藝為：板坯加熱—高壓水除鱗—定寬壓力機—E1R1粗軋機軋制—E2R2粗軋機軋制—飛剪—高壓水除鱗—F1～F7精軋機軋制—加密型層流分段冷卻—卷取—托盤運輸系統—庫區堆垛緩冷—取樣、檢驗；
...【技術特征摘要】
1.一種高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms的化學成分按照質量百分比計為：c?0.02～0.06％、si0.30～0.45％、mn?1.00～1.25％、alt?0.040～0.060％、nb?0.035～0.050％、ti?0.010～0.020％、p≤0.015％、s≤0.0015％、cr?0.20～0.30％、ni?0.15～0.25％、h≤2ppm、o≤25ppm、n≤50ppm，其余為fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms的化學成分按照質量百分比計為：c0.03～0.06％、si?0.38～0.45％、mn?1.18～1.25％、alt?0.046～0.052％、nb?0.035～0.047％、ti0.010～0.015％、p≤0.015％、s≤0.0015％、cr?0.22～0.30％、ni?0.18～0.22％、h≤2ppm、o≤25ppm、n≤50ppm，其余為fe和不可避免的雜質。
3.根據權利要求1或2所述的高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms，其特征在于，所述高溫服役環境下耐硫化氫腐蝕管線鋼x60ms的力學性能滿足：屈服強度：445～500mpa，抗拉強度：550～600mpa，延伸率a50：25～30％，屈強比≤0.90；-30℃沖擊性能滿足akv2≥350j(全尺寸)；-30℃落錘性能(dwtt)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宿成，屈文勝，袁曉鳴，曹妍，田雨海，杜雄，
申請(專利權)人：包頭鋼鐵集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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