一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度x80ms螺旋埋弧焊管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管及其制造方法，所述焊管的化學(xué)成分為C：≤0.05wt％，Si：0.17～0.20wt％，Mn：≤1.70wt％，P：≤0.005wt％，S：≤0.0008wt％，Cu：0.22～0.25wt％，Ni：0.25～0.30wt％，Cr：≤0.02wt％，Nb：0.04～0.10wt％，V：≤0.05wt％，Ti：0.03～0.06wt％，Mo：0.20～0.28wt％，Al：0.026～0.035wt％，B≤0.0002wt％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。螺旋焊管采用X80MS鋼級板卷，其加工工序包括：開卷、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、定尺切割、管端擴(kuò)徑、超聲波檢查、X射線檢查、水壓、管端倒棱、成品檢查。本發(fā)明的X80MS鋼級螺旋縫埋弧焊管強(qiáng)度高，具有較好的耐H2S腐蝕性能，適合高壓大流量油田集輸管線或輸送酸性油氣介質(zhì)使用。
【專利說明】一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊管及其制造方法，尤其是一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度X80MS鋼級螺旋埋弧焊管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]H2S是石油和天然氣中最具有腐蝕作用的有害介質(zhì)之一，嚴(yán)重地影響著油氣輸送管線的使用壽命，其中氫致開裂(HIC)和硫化物應(yīng)力開裂(SSCC)是H2S酸性腐蝕的主要形式，制約著油氣輸送管道的安全服役。
[0003]HIC產(chǎn)生的原因一股認(rèn)為是，硫化氫溶于水形成的酸性溶液與管壁金屬通過電化學(xué)反應(yīng)使鋼內(nèi)吸收氫，氫原子在鋼內(nèi)夾雜物或其它微觀組織結(jié)構(gòu)等不連續(xù)區(qū)域聚集并形成分子氫，產(chǎn)生很高壓力，形成階梯型裂紋和(或)氫鼓泡，使管壁或零構(gòu)件的有效厚度減薄，當(dāng)其受到外應(yīng)力作用時(shí)，易于破壞或失效。SSCC開裂是外加應(yīng)力、殘余應(yīng)力和氫壓力共同作用引起的氫聚集區(qū)開裂，開裂方向垂直于管面并有遲延的特征。
[0004]全球高含H2S天然氣產(chǎn)量將達(dá)到400億方，約占30%，對耐酸管的需求量較大。我國大部分油氣田中含有的硫化氫濃度含量較高，尤其是四川、新疆等地集輸管線處于酸性腐蝕環(huán)境，使用的鋼管主要是低強(qiáng)度的耐酸管，無法承受高壓大流量輸送。但高鋼級耐酸管，強(qiáng)度、硬度比較高，極易發(fā)生HIC和SSCC，因此開發(fā)腐蝕環(huán)境用高強(qiáng)度X80MS耐酸性鋼管勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種管體高強(qiáng)度、耐酸性能好的X80MS鋼級耐硫化氫腐蝕螺旋埋弧焊管及其制造方法。
[0006]一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管，所述焊管的化學(xué)成分為C:≤0.05wt%, Si: 0.17 ~0.20wt%, Mn: ≤ 1.70wt%, P: ≤ 0.005wt%, S: ≤ 0.0008wt%,Cu:0.22 ~0.25wt %, N1:0.25 ~0.30wt %, Cr: ≤ 0.02wt %, Nb:0.04 ~0.1Owt %,V: ≤ 0.05wt %, Ti:0.03 ~0.06wt %, Mo:0.20 ~0.28wt %, Al:0.026 ~0.035wt %,B ≤ 0.0002wt%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]開發(fā)出一種高強(qiáng)度X80MS鋼級耐硫化氫腐蝕直縫埋弧焊管制造技術(shù)方案，包括以下步驟:開卷、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、定尺切割、管端擴(kuò)徑、超聲波檢查、X射線檢查、水壓、管端倒棱、成品檢查。
1)鋼板銑邊:根據(jù)鋼管設(shè)計(jì)的直徑和厚度選取鋼板，銑邊后內(nèi)外焊坡口角度各60°~90°、鈍邊高度8~10mm，以消除合縫后產(chǎn)生的“內(nèi)緊外松”現(xiàn)象，獲得有利于成型咬合的坡口形狀；
2)鋼板成型；根據(jù)卷板實(shí)物屈服強(qiáng)度水平，采用外控成型方式，根據(jù)成型鋼管設(shè)計(jì)尺寸調(diào)整轉(zhuǎn)盤角度，精密測量控制各成型輥的位置與角度，調(diào)整1#和3#輥間距和傾角，合理調(diào)整2#輥壓下量，確保鋼管成型后具有良好的圓度和低的殘余應(yīng)力。
3)內(nèi)焊:內(nèi)焊的工藝為:第一號焊絲采用直流反接，電流1400±200A，電壓34±2V;第二號焊絲采用交流，電流520±50A，電壓38±2V ;焊接速度為1.35~1.75m / min。
4)外焊:外焊的工藝為:第一號焊絲采用直流反接，電流1400±300A，電壓34±3V;第二號焊絲采用交流，電流500±50A，電壓38±2V ;焊接速度為1.35~1.75m / min。
5)采用應(yīng)力為90%~100%最小屈服強(qiáng)度進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，使管體和焊縫具有低的殘余應(yīng)力。
6)X射線檢查和超聲波檢查:對焊接接頭和管母進(jìn)行檢測；
7)管端坡口加工:按照要求尺寸在鋼管兩端加工坡口；
8)外觀尺寸檢查:根據(jù)要求對鋼管外觀尺寸進(jìn)行測量；
[0008]本發(fā)明的耐酸性X80MS鋼級螺旋焊管采用超低C成分設(shè)計(jì)，采用高純凈冶煉技術(shù)和夾雜物變性處理技術(shù)，尤其是對S雜質(zhì)含量控制到0.0008wt %以下，從而大大降低MnS等夾雜物含量，使得板材組織均勻，純凈度高，帶狀偏析少。添加少量的Cr、Ni和Cu，以降低材料中元素偏析、帶狀組織等內(nèi)部缺陷，減少氫原子聚集形核質(zhì)點(diǎn)，提高板材的抗H2S腐蝕能力，添加一定量Nb元素確保板材具有高的強(qiáng)韌性。
[0009]優(yōu)選的銑邊工序是保證板卷在焊接過程中能夠焊透，并提高焊接速度，改善焊縫形貌，減小焊接線能量，降低焊接殘余應(yīng)力和焊接熱輸入對焊縫組織和性能的影響，提高焊縫性能。
[0010]優(yōu)選的內(nèi)外焊工藝是`確保焊縫的強(qiáng)度和韌性滿足要求。焊接參數(shù)的選擇，充分考慮雙絲焊中各絲的作用，調(diào)節(jié)各絲的電流、電壓、伸長率、角度和絲間距，確保焊縫的熔深和良好的焊縫形貌，依據(jù)不同板厚盡量選擇低的熱輸入，確保焊縫同時(shí)具備良好的韌性和比較低的硬度。
[0011]采用高純凈度的耐H2S焊絲、焊劑施焊，焊縫組織均勻，過渡到焊縫中的微合金元素少，焊縫中S、p含量低。母材中的P、S含量等雜質(zhì)都比較低，所以焊接過程中過渡到焊縫中的P、S含量低，也減少了氫的聚集點(diǎn)，增強(qiáng)了焊縫的耐HIC和SSCC能力。過渡到焊縫中的Mo是最有效的耐H2S腐蝕元素，可和S —起彌散析出，Mo2C也是S的陷阱。T1、B的聯(lián)合作用促進(jìn)焊縫中細(xì)小針狀鐵素體的形成，確保焊縫具有耐硫化氫腐蝕能力和強(qiáng)韌性。
[0012]焊縫低硬度控制:為提高耐硫化氫腐蝕高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管管材的HIC和SSCC能力，在焊接過程中需對焊縫進(jìn)行低硬度控制。一方面，耐硫化氫腐蝕焊材中都盡可能降低Mn、Si及合金等含量，避免這些元素在焊接過程中過多過渡到焊縫中，引起焊縫硬度升高。另一方面，根據(jù)板厚，調(diào)節(jié)焊接過程中各絲的電流、電壓、伸長率、角度和絲間距，適當(dāng)選用比較小的熱輸入，將t8 / 5控制在19s~27s范圍內(nèi)，達(dá)到影響焊縫熔池的形態(tài)和冷卻速度，在確保一定的強(qiáng)度的同時(shí)，可形成比較低的焊縫硬度組織。
[0013]水壓試驗(yàn):采用應(yīng)力為90%~100%最小屈服強(qiáng)度進(jìn)行水壓試驗(yàn)，管子周長增加
0.08%左右，從而達(dá)到釋放母材和焊縫中應(yīng)力，預(yù)防SSCC發(fā)生，并確保鋼管水壓后尺寸、形狀和性能滿足要求。
具體實(shí)施方案
[0014]實(shí)施例1: Φ 1219 X 22mm X80MS鋼級耐硫化氫腐蝕螺旋埋弧焊管制造1)原料
采用壁厚為22mm的X80MS鋼板，其化學(xué)成分分析如下表(wt% ):
表1 X80MS化學(xué)成分分析(wt % )
【權(quán)利要求】
1.一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管，其特征在于:所述焊管的化學(xué)成分為 C:≤ 0.05wt %, Si:0.17 ~0.20wt %, Mn: ≤ 1.70wt %, P: ≤ 0.005wt %, S:≤0.0008wt%, Cu:0.22 ~0.25wt%, N1:0.25 ~0.30wt%, Cr:≤ 0.02wt%, Nb:0.04 ~0.1Owt %, V:≤ 0.05wt %, Ti:0.03 ~0.06wt %, Mo:0.20 ~0.28wt %, Al:0.026 ~0.035wt%, B ≤ 0.0002wt%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管的制造方法，其特征在于，包括:開卷、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、定尺切割、管端擴(kuò)徑、超聲波檢查、X射線檢查、水壓、管端倒棱和成品檢查。
3.如權(quán)利要求2所述高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管的制造方法，其特征在于:所述銑邊的工藝為雙銑邊工藝:先粗銑工型坡口 ；然后精銑X型坡口，鈍邊8~10mm，上下坡口角度各 60° ~90°。
4.如權(quán)利要求2所述高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管的制造方法，其特征在于:所述內(nèi)焊的工藝為:第一號焊絲采用直流反接，電流1400±200A，電壓34±2V ;第二號焊絲采用交流，電流520±50A，電壓38±2V ;焊接速度為1.35~1.75m / min。
5.如權(quán)利要求2所述高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管的制造方法，其特征在于:所述外焊的工藝為:第一號焊絲采用直流反接，電流1400±300A，電壓33±3V ;第二號焊絲采用交流，電流500±50A，電壓38±2V ;焊接速度為1.35~1.75m / min。
6.如權(quán)利要求2所述高強(qiáng)度X80MS螺旋埋弧焊管的制造方法，其特征在于:采用應(yīng)力為90%~100%最小屈服強(qiáng)度進(jìn)行水壓試驗(yàn),釋放應(yīng)力。
【文檔編號】C22C38/58GK103484788SQ201310412572
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】畢宗岳, 黃曉輝, 張錦剛, 牛輝, 劉海璋, 張萬鵬, 牛愛軍, 趙紅波, 張君, 劉斌, 陳長青, 楊軍, 包志剛 申請人:寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司