专利名称：抗硫腐蚀钢及其冶炼方法
技术领域：
本发明涉及抗硫腐蚀钢及其冶炼方法。
背景技术：
抗H2S腐蚀无缝管线管是高技术含量的产品，随着石油天然气资源的不断开采，酸性油气田不断增加，H2S含量越来越高，H2S不仅导致金属材料突发性的硫化物应力开裂，而且其毒性也威胁着人生安全，对抗H2S腐蚀无缝管线管要求的钢级亦越来越高，对管线管的抗腐蚀性能提出了更高的要求。
为提高线管用钢的抗H2S腐蚀性能，通常采用的技术措施有进行成分设计和/或改进冶炼工艺及轧管工艺、热处理工艺等。
在公开号为1351187A
公开日为2002年5月29日、专利号为00123128.6的发明专利说明书中，即公开了一种高洁净度高强韧性输气管线钢的制备方法。该管线钢的化学成份为化学成分为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，其余为铁Fe。相应的热机械控轧工艺制度为1200℃(加热)-1150℃(开轧)-(1000℃～950℃)(轧制)-(900℃～830℃)(终轧)-(500℃～400℃)(终冷)，水冷(15～30℃/s)。显微组织为针状铁素体AF+少量的准多边形铁素体+极少量的珠光体P+M/A组元。由本发明得到的管线钢不但具有更高的强度和很高的低温冲击韧性，而且能具有很好的抗硫化氢应力腐蚀能力。
在公开号为1142309C、授权公告日为2004年3月17日、专利号为00123185.5的发明专利说明书中，公开了一种超低碳高韧性抗硫化氢用X65级输气管线钢，该管线钢的主要化学成分(重量％)为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％，其余为铁Fe，相应的热机械控轧工艺制度(TMCP)为1200℃(加热)-1150℃(开轧)-(1000℃～950℃)(轧制)-(900℃～830℃)(终轧)-(500℃～400℃)(终冷)，水冷(15～30℃/s)。显微组织为针状铁素体AF+少量的准多边形铁素体+M/A组元。由本发明得到的管线钢不但具有更高的强度和极高的低温冲击韧性，而且具有很好的抗硫化氢应力腐蚀能力；目前，生产的抗H2S腐蚀管线钢，大多为用于生产抗H2S腐蚀焊管的板材，如上述两种方法均用于生产抗H2S管线钢板材。而现有抗H2S腐蚀无缝管线管，大多数钢种不能实现低冷裂纹系数(Pcm≤0.23％)下成分匹配和解决纵、横向高强度的问题。即使有少数钢种实现了在低冷裂纹系数(Pcm≤0.23％)下成分匹配和解决了纵、横向高强度的问题，但是通过配加其它高价格合金元素而实现的，不能经济地生产出抗硫腐蚀钢管线钢。X60级抗H2S腐蚀无缝管线管用钢目前仍是空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种抗硫腐蚀钢，该钢可作为无缝管线管用钢，具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是本发明的抗硫腐蚀钢，其特征是该钢的化学成份重量百分比为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，其余为Fe和杂质。
所述杂质中P≤0.015、S≤0.005、N≤0.01。
该钢的冷裂纹系数Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
该钢的碳当量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
本发明所要解决的另一技术问题之是提供一种上述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，该方法包括如下步骤①初炼，钢水终点控制C≥0.05、P≤0.010，出钢温度1620-1660℃，出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al块加入量1.0～1.5kg/t；②精炼，采用钢包炉进行炉外精炼，精炼过程中喂Al线，将成品中Al含量控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t，出钢温度1595～1610℃。
本发明的有益效果是，通过加入Nb、Ti两种微合金化元素，并将Al作为合金化元素引入抗硫腐蚀钢中，实现低碳当量和纵、横向高强度相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可达到X60级抗H2S腐蚀无缝管线管用钢的要求，因此能广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。冶炼方法可精确控制钢水成分，提高产品的稳定性，以满足高质量抗硫腐蚀钢对钢水质量的要求。
具体实施例方式
图1是本发明抗硫腐蚀钢实施例1的金相图；图2是本发明抗硫腐蚀钢实施例2的金相图；图3是本发明抗硫腐蚀钢实施例3的金相图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的抗硫腐蚀钢的化学成份重量百分比为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，其余为Fe和杂质。
所述杂质中P≤0.015、S≤0.005、N≤0.01。
该钢的残余元素Cu≤0.30％、Ni≤0.25％、Cr≤0.20％、Mo≤0.10％、V≤0.03％、B≤0.0005％，且Cu+Mo+Cr≤0.50％。
该钢的冷裂纹系数Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
该钢的碳当量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
通过加入Nb、Ti两种微合金化元素，并将Al作为合金化元素引入抗H2S腐蚀无缝管线管钢中，实现低碳当量和纵、横向高强度相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。
本发明抗硫腐蚀钢的冶炼方法，包括如下步骤①初炼，钢水终点控制C≥0.05、P≤0.010，出钢温度1620-1660℃，冶炼过程中进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al块加入量1.0～1.5kg/t；②精炼，采用钢包炉进行炉外精炼，精炼过程中喂Al线，将成品中Al含量控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t，出钢温度1595～1610℃。该冶炼方法可精确控制钢水成分，提高产品的稳定性，以满足高质量抗硫腐蚀钢对钢水质量的要求。
实施例1、冶炼操作1.1初炼钢水控制终点控制和出钢温度见下表
出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量按2.5～3.5kg/t，Al块加入量按1.0～1.5kg/t1.2、钢包炉(LF炉)精炼喂Al线，将成品Al控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t。
白渣保持时间≥15min，且每隔5分钟检查精炼渣的颜色。
出钢温度浇铸φ220及以下规格，第一炉按1600～1610℃控制；浇铸φ280及以上规格，第一炉按1595～1605℃控制；第二炉及以后炉次可降低5～10℃。
控制吹氩强度，保持钢液蠕动，严禁钢液裸露，净吹时间≥6min。
2、冶炼成分冶炼成分如下表
3、金相组织参见图1、图2和图3，金相组织为回火索氏体+铁素体，晶粒细小(晶粒度10.0级)，且组织均匀，可获得高强度和高韧性的性能，且完全满足抗H2S腐蚀要求。
4、性能检测性能检测结果如下表
5、抗腐蚀检测抗腐蚀检测结果如下表
权利要求
1.抗硫腐蚀钢，其特征是该钢的化学成份重量百分比为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，其余为Fe和杂质。
2.如权利要求1所述的抗硫腐蚀钢，其特征是所述杂质中P≤0.015、S≤0.005、N≤0.01。
3.如权利要求1所述抗硫腐蚀钢，其特征是该钢的残余元素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.如权利要求1所述抗硫腐蚀钢，其特征是该钢的冷裂纹系数Pcm≤0.22％，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。
5.如权利要求1所述抗硫腐蚀钢，其特征是该钢的碳当量CEV≤0.40％，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
6.如权利要求1所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，包括如下步骤①初炼，钢水终点控制C≥0.05、P≤0.010，出钢温度1620-1660℃，出钢过程进行脱氧合金化，BaSiAlCa加入量2.5～3.5kg/t，Al块加入量1.0～1.5kg/t；②精炼，采用钢包炉进行炉外精炼，精炼过程中喂Al线，将成品中Al含量控制在规定范围内，喂Ca-Si丝0.5～0.7kg/t，出钢温度1595～1610℃。
7.如权利要求6所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是所述步骤②精炼过程中，白渣保持时间≥15min，且每隔5分钟检查精炼渣的颜色。
8.如权利要求6所述抗硫腐蚀钢的冶炼方法，其特征是所述步骤②精炼过程中，控制吹氩强度，保持钢液蠕动，严禁钢液裸露，净吹时间≥6min。
全文摘要
本发明公开了一种抗硫腐蚀钢及其冶炼方法。该抗硫腐蚀钢可作为无缝管线管用钢，具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。该钢的化学成份重量百分比为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，其余为Fe和杂质。本发明的有益效果是，通过加入Nb、Ti两种微合金化元素，并将Al作为合金化元素引入抗硫腐蚀钢中，实现低碳当量和纵、横向高强度相匹配，因此具有良好的经济性和优良的焊接性能，可广泛地应用于高酸性油气田的油气输送无缝管线管。
文档编号C21C7/04GK101054649SQ20071004876
公开日2007年10月17日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者陈坤, 崔邛, 滕建明 申请人:攀钢集团成都钢铁有限责任公司