專利名稱：抗硫腐蝕鋼及其冶煉方法
技術領域：
本發明涉及抗硫腐蝕鋼及其冶煉方法。
背景技術：
抗H2S腐蝕無縫管線管是高技術含量的產品，隨著石油天然氣資源的不斷開采，酸性油氣田不斷增加，H2S含量越來越高，H2S不僅導致金屬材料突發性的硫化物應力開裂，而且其毒性也威脅著人生安全，對抗H2S腐蝕無縫管線管要求的鋼級亦越來越高，對管線管的抗腐蝕性能提出了更高的要求。
為提高線管用鋼的抗H2S腐蝕性能，通常采用的技術措施有進行成分設計和/或改進冶煉工藝及軋管工藝、熱處理工藝等。
在公開號為1351187A
公開日為2002年5月29日、專利號為00123128.6的發明專利說明書中，即公開了一種高潔凈度高強韌性輸氣管線鋼的制備方法。該管線鋼的化學成份為化學成分為C 0.066～0.086％，Si 0.139～0.339％，Mn 1.23～1.43％，Ti 0.009～0.029％，Nb 0.03～0.05％，V 0.03～0.05％，S＜0.0008％，P＜0.0015％，O＜15PPm，N＜30PPm，其余為鐵Fe。相應的熱機械控軋工藝制度為1200℃(加熱)-1150℃(開軋)-(1000℃～950℃)(軋制)-(900℃～830℃)(終軋)-(500℃～400℃)(終冷)，水冷(15～30℃/s)。顯微組織為針狀鐵素體AF+少量的準多邊形鐵素體+極少量的珠光體P+M/A組元。由本發明得到的管線鋼不但具有更高的強度和很高的低溫沖擊韌性，而且能具有很好的抗硫化氫應力腐蝕能力。
在公開號為1142309C、授權公告日為2004年3月17日、專利號為00123185.5的發明專利說明書中，公開了一種超低碳高韌性抗硫化氫用X65級輸氣管線鋼，該管線鋼的主要化學成分(重量％)為C 0.02～0.04％，Si 0.15～0.35％，Mn 1.4～1.6％，Nb 0.03～0.05％，V 0.02～0.04％，Mo 0.2～0.4％，S＜0.0007％，P＜0.0030％，其余為鐵Fe，相應的熱機械控軋工藝制度(TMCP)為1200℃(加熱)-1150℃(開軋)-(1000℃～950℃)(軋制)-(900℃～830℃)(終軋)-(500℃～400℃)(終冷)，水冷(15～30℃/s)。顯微組織為針狀鐵素體AF+少量的準多邊形鐵素體+M/A組元。由本發明得到的管線鋼不但具有更高的強度和極高的低溫沖擊韌性，而且具有很好的抗硫化氫應力腐蝕能力；目前，生產的抗H2S腐蝕管線鋼，大多為用于生產抗H2S腐蝕焊管的板材，如上述兩種方法均用于生產抗H2S管線鋼板材。而現有抗H2S腐蝕無縫管線管，大多數鋼種不能實現低冷裂紋系數(Pcm≤0.23％)下成分匹配和解決縱、橫向高強度的問題。即使有少數鋼種實現了在低冷裂紋系數(Pcm≤0.23％)下成分匹配和解決了縱、橫向高強度的問題，但是通過配加其它高價格合金元素而實現的，不能經濟地生產出抗硫腐蝕鋼管線鋼。X60級抗H2S腐蝕無縫管線管用鋼目前仍是空白。
發明內容
本發明所要解決的技術問題之一是提供一種抗硫腐蝕鋼，該鋼可作為無縫管線管用鋼，具有良好的經濟性和優良的焊接性能，可廣泛地應用于高酸性油氣田的油氣輸送無縫管線管。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是本發明的抗硫腐蝕鋼，其特征是該鋼的化學成份重量百分比為C 0.08～0.14％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05、Al 0.02～0.05、Ti 0.02～0.05，其余為Fe和雜質。
所述雜質中P≤0.015、S≤0.005、N≤0.01。
該鋼的冷裂紋系數Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
該鋼的碳當量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
本發明所要解決的另一技術問題之是提供一種上述抗硫腐蝕鋼的冶煉方法，該方法包括如下步驟①初煉，鋼水終點控制C≥0.05、P≤0.010，出鋼溫度1620-1660℃，出鋼過程進行脫氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al塊加入量1.0～1.5kg/t；②精煉，采用鋼包爐進行爐外精煉，精煉過程中喂Al線，將成品中Al含量控制在規定范圍內，喂Ca-Si絲0.5～0.7kg/t，出鋼溫度1595～1610℃。
本發明的有益效果是，通過加入Nb、Ti兩種微合金化元素，并將Al作為合金化元素引入抗硫腐蝕鋼中，實現低碳當量和縱、橫向高強度相匹配，因此具有良好的經濟性和優良的焊接性能，可達到X60級抗H2S腐蝕無縫管線管用鋼的要求，因此能廣泛地應用于高酸性油氣田的油氣輸送無縫管線管。冶煉方法可精確控制鋼水成分，提高產品的穩定性，以滿足高質量抗硫腐蝕鋼對鋼水質量的要求。
具體實施例方式
圖1是本發明抗硫腐蝕鋼實施例1的金相圖；圖2是本發明抗硫腐蝕鋼實施例2的金相圖；圖3是本發明抗硫腐蝕鋼實施例3的金相圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
本發明的抗硫腐蝕鋼的化學成份重量百分比為C 0.08～0.14％、Si0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05、Al 0.02～0.05、Ti 0.02～0.05，其余為Fe和雜質。
所述雜質中P≤0.015、S≤0.005、N≤0.01。
該鋼的殘余元素Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.03％、B≤0.0005％，且Cu+Mo+Cr≤0.50％。
該鋼的冷裂紋系數Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
該鋼的碳當量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
通過加入Nb、Ti兩種微合金化元素，并將Al作為合金化元素引入抗H2S腐蝕無縫管線管鋼中，實現低碳當量和縱、橫向高強度相匹配，因此具有良好的經濟性和優良的焊接性能，可廣泛地應用于高酸性油氣田的油氣輸送無縫管線管。
本發明抗硫腐蝕鋼的冶煉方法，包括如下步驟①初煉，鋼水終點控制C≥0.05、P≤0.010，出鋼溫度1620-1660℃，冶煉過程中進行脫氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al塊加入量1.0～1.5kg/t；②精煉，采用鋼包爐進行爐外精煉，精煉過程中喂Al線，將成品中Al含量控制在規定范圍內，喂Ca-Si絲0.5～0.7kg/t，出鋼溫度1595～1610℃。該冶煉方法可精確控制鋼水成分，提高產品的穩定性，以滿足高質量抗硫腐蝕鋼對鋼水質量的要求。
實施例1、冶煉操作1.1初煉鋼水控制終點控制和出鋼溫度見下表
出鋼過程進行脫氧合金化，BaSiAlCa加入量按2.5～3.5kg/t，Al塊加入量按1.0～1.5kg/t1.2、鋼包爐(LF爐)精煉喂Al線，將成品Al控制在規定范圍內，喂Ca-Si絲0.5～0.7kg/t。
白渣保持時間≥15min，且每隔5分鐘檢查精煉渣的顏色。
出鋼溫度澆鑄φ220及以下規格，第一爐按1600～1610℃控制；澆鑄φ280及以上規格，第一爐按1595～1605℃控制；第二爐及以后爐次可降低5～10℃。
控制吹氬強度，保持鋼液蠕動，嚴禁鋼液裸露，凈吹時間≥6min。
2、冶煉成分冶煉成分如下表
3、金相組織參見圖1、圖2和圖3，金相組織為回火索氏體+鐵素體，晶粒細小(晶粒度10.0級)，且組織均勻，可獲得高強度和高韌性的性能，且完全滿足抗H2S腐蝕要求。
4、性能檢測性能檢測結果如下表
5、抗腐蝕檢測抗腐蝕檢測結果如下表
權利要求
1.抗硫腐蝕鋼，其特征是該鋼的化學成份重量百分比為C 0.08～0.14％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05、Al 0.02～0.05、Ti 0.02～0.05，其余為Fe和雜質。
2.如權利要求1所述的抗硫腐蝕鋼，其特征是所述雜質中P≤0.015、S≤0.005、N≤0.01。
3.如權利要求1所述抗硫腐蝕鋼，其特征是該鋼的殘余元素Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.03％、B≤0.0005％，且Cu+Mo+Cr≤0.50％。
4.如權利要求1所述抗硫腐蝕鋼，其特征是該鋼的冷裂紋系數Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
5.如權利要求1所述抗硫腐蝕鋼，其特征是該鋼的碳當量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
6.如權利要求1所述抗硫腐蝕鋼的冶煉方法，包括如下步驟①初煉，鋼水終點控制C≥0.05、P≤0.010，出鋼溫度1620-1660℃，出鋼過程進行脫氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al塊加入量1.0～1.5kg/t；②精煉，采用鋼包爐進行爐外精煉，精煉過程中喂Al線，將成品中Al含量控制在規定范圍內，喂Ca-Si絲0.5～0.7kg/t，出鋼溫度1595～1610℃。
7.如權利要求6所述抗硫腐蝕鋼的冶煉方法，其特征是所述步驟②精煉過程中，白渣保持時間≥15min，且每隔5分鐘檢查精煉渣的顏色。
8.如權利要求6所述抗硫腐蝕鋼的冶煉方法，其特征是所述步驟②精煉過程中，控制吹氬強度，保持鋼液蠕動，嚴禁鋼液裸露，凈吹時間≥6min。
全文摘要
本發明公開了一種抗硫腐蝕鋼及其冶煉方法。該抗硫腐蝕鋼可作為無縫管線管用鋼，具有良好的經濟性和優良的焊接性能，可廣泛地應用于高酸性油氣田的油氣輸送無縫管線管。該鋼的化學成份重量百分比為C0.08～0.14％、Si 0.20～0.30％、Mn 1.25～1.45％、Nb 0.03～0.05、Al0.02～0.05、Ti 0.02～0.05，其余為Fe和雜質。本發明的有益效果是，通過加入Nb、Ti兩種微合金化元素，并將Al作為合金化元素引入抗硫腐蝕鋼中，實現低碳當量和縱、橫向高強度相匹配，因此具有良好的經濟性和優良的焊接性能，可廣泛地應用于高酸性油氣田的油氣輸送無縫管線管。
文檔編號C21C7/04GK101054649SQ20071004876
公開日2007年10月17日 申請日期2007年3月29日 優先權日2007年3月29日
發明者陳坤, 崔邛, 滕建明 申請人:攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司