[发明专利]用于油田介质运输的无缝管

说明书

技术领域

本发明要求保护的技术方案涉及管线领域，具体地涉及金属管，该金属管用于被设计用来运输含有CO₂和H₂S的腐蚀性液体和气体，特别是石油、石油产品、油层水等的管线结构。

背景技术

公知的用于石油和油气产品管线的焊接管，由热轧板制成，而该热轧板由具有下列构成比例的低碳钢制成：0.03～0.11质量百分比的碳、0.90～1.80质量百分比的锰、0.06～0.60质量百分比的硅、0.005～0.30质量百分比的铬、0.02～0.12质量百分比的钒、0.010～0.055质量百分比的铝、0.005～0.30质量百分比的镍、0.03～0.10质量百分比的铌、0.010～0.040质量百分比的钛以及剩余质量百分比的铁和不可避免的杂质(参见俄国专利RU2180691，IPC国际分类号：C21D9/08)，或由具有下列构成比例的钢制成：0.02～0.11质量百分比的碳、0.10～1.80质量百分比的锰、0.06～0.60质量百分比的硅、0.005～0.30质量百分比的铬、0.01～0.12质量百分比的钒、0.01～0.05质量百分比的铝、0.005～1.0质量百分比的镍、0.02～0.10质量百分比的铌、0.01～0.04质量百分比的钛、0.001～0.5质量百分比的钼以及剩余质量百分比的铁和不可避免的杂质(参见俄国专利RU2252972，IPC国际分类号：F16L9/02)。众所周知，焊接管的可靠性低于无缝管，而且上述管材对于硫化物应力腐蚀开裂(SSC)的耐腐蚀性不足，且其不能抵挡二氧化碳腐蚀和微生物腐蚀。

根据基本特征，最接近本发明提出的技术方案的现有技术是用于运输腐蚀性介质的管线结构的由下述钢材料制成无缝管，该钢材料具有增强的耐腐蚀性，且其具有不大于2点的条花的钢结构，并包含下列构成比例(质量百分比)的成分：0.07～0.30的碳、0.35～1.50的锰、0.15～0.70的硅、0.05～1.00的铬、0.05～0.50的镍、0.05～0.50的铜、0.01～0.05的铝、不小于0.010的硫、不小于0.020的磷、0.0008～0.0020的钙以及剩余质量百分比的铁和不可避免的包含氧的杂质。所制造的管材经过标准化处理(参见俄国专利RU2243284，IPC国际分类号：C22C38/42)。这些管材对实际的腐蚀性油田介质不具有必要的耐寒冷特性以及耐腐蚀性，且其具有低强度特性。

发明内容

本发明旨在提供一种技术方案，该技术方案确保了在各种气候条件下，对油气产品管线的可靠性操作而言是所需的强度特性和耐腐蚀性的结合，以及使用于设计用来运输腐蚀性油田介质的管线结构的可用管材制造库多样化。

本文提出的技术决策的主旨是由具有增强的耐腐蚀性和经过热处理的钢材制成的用于运输油田介质的无缝管，与现有技术相反，该无缝管由包含下列构成比例(质量百分比)的低碳钢制造：

碳0.05～0.15

锰0.35～0.45

硅0.17～0.25

铬0.80～1.20

钒0.12～0.24

铝0.02～0.03，

剩余质量百分比的铁和不可避免的杂质.

其中其从奥氏体区开始经历淬火并高温回火，且其特征在于具有下列机械特性：极限强度O’_B不小于530MPa，屈服强度O’_T不小于430MPa，在-60℃的测试温度下的冲击韧性不小于170J/cm²。所述管材也可由进一步包含0.002～0.010的质量百分比的稀土金属的钢制成。

上述技术方案提供的技术效果如下。与现有技术相比，降低了碳含量，且在钢中引入钒，从而确保增强了管材对于硫化物应力腐蚀开裂(SSC)的抵抗性，因为在金属中均匀地分布了分散的碳化钒微粒，这种微粒用作原子氢的微阱。给定量的钒的存在由于增加了钢的体结构的精细度而加固了铁素体。而且，钒对钢的微和亚结构产生稳定化影响，显著地减缓在冷却时的奥氏体转变过程并降低铁素体再结晶速度。因为所使用钢的平衡的化学组成，所以在从奥氏体区开始淬火(890～950℃)的过程中形成铁素体-贝氏体结构。而随后进行的高温回火致使铁素体-贝氏体结构分解，从而形成微小晶粒的均匀的铁素体-碳化物混合物，其有助于增强延展性和耐寒冷特性。过高的淬火温度会导致奥氏体晶粒生长并对管材的强度特性和塑性特性产生不利影响。低于880℃的淬火会导致具有大量过量铁素体和贝氏体的钢结构的形成，而这类微结构类型的回火会导致管材较低的强度特性。