[发明专利]海上石油平台用高钢级耐腐蚀的原料管坯

说明书

技术领域

本发明涉及钢管的生产工艺，特别是一种海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产工艺。

背景技术

随着我国石油天然气开发力度的加大，新钻井技术的采用以及原有钻井技术的改进，油气井深度越来越深，采集油气的石油平台面临着高温高压、高含H₂S、CO₂等共存的强腐蚀环境，从而造成油气田多次发生井下油管断裂，集气干线泄露事故，致使许多油气田井都在投产一年左右由于此类问题提前报废，造成巨大损失。

在酸性油气田上常见的腐蚀破坏通常分为两种类型：一类为电化学反应过程阳极铁溶解导致的均匀腐蚀和局部腐蚀，表现为金属设施与日俱增的壁厚减薄和点蚀穿孔等局部腐蚀破坏；另一类为电化学反应过程阴极析出氢原子，进入钢中后，导致金属构件两种不同类型的开裂，即硫化物应力开裂和氢诱发裂纹（HIC），HIC常伴随着钢表面的氢鼓泡。HIC是一组平行于轧制面，沿着轧制方向的裂纹。HIC在钢内可以是单个直裂纹，也可是是阶梯状裂纹，还包括钢表面的氢鼓泡。HIC极易起源于棱形、两端尖锐的MnS夹杂，并沿着碳、锰和磷元素偏析的异常组织扩展，也可以产生于带状珠光体，沿带状珠光体和铁素体间的相界扩展。

随着能源结构的调整，H₂S对石油平台的腐蚀是油气井生产过程中经常遇到的问题，它溶于水后具有很强的腐蚀性，不仅会导致金属材料突发性的硫化物应力腐蚀开裂，而且H₂S的毒性也严重威胁着人身安全。国内外在广泛研究了H₂S对无缝钢管的腐蚀机理、特征及影响因素的基础上，提出了预测H₂S腐蚀环境下无缝钢管腐蚀速率的各种数值模拟计算方法，形成了使用耐腐蚀合金管材、涂镀层管材、注入缓蚀剂、阴极保护等系列防腐蚀技术。然而，由于不同防腐技术在防腐效果、成本、作业的难易程度和相关锋线上都有所不同，因此，一个油气田采用的防腐技术不同，其防腐费用及效果差异也很大。过去，油气田在决定采用何种防腐技术时，主要考虑能否有效地解决无缝钢管腐蚀问题，且初期投资要少，没有或很少从油气田整体开发的角度进行经济评价。然而“高效经济”是油气田开发的原则。因此不论采用何种防腐技术都要进行经济评价，使油气田在开发期限内投入的总费用最少，而不是一时期内费用最少或效果最好。因此，有必要对H₂S腐蚀环境下各种防腐蚀技术进行评价，从而优选出适合油气田开发的防腐技术，从而开发防腐蚀平台用无缝钢管。

发明内容

本发明目的在于为海上石油平台提供一种耐腐蚀的专用原料管坯。

本发明的各化学元素的质量百分比分别为：C 0.28～0.33%；Si 0.15～0.35%；Mn 0.40～0.60%；P≤0.015%；S≤0.010%；Cr 0.90～1.10%；Mo 0.15～0.25%；Ni≤0.20%；Cu≤0.20%；N 0.002%～0.008%；余量为Fe。

C是稳定奥氏体的元素，随着含C量的增高，合金的强度会增加，但容易出现碳化物偏析，使偏析区的硬度同周围组织出现差异，导致HIC腐蚀，故含碳量的增加不利于抗硫化氢腐蚀；但含碳量降至0.01%，或更低时，则会增大HIC敏感性。

Mn为奥氏体形成元素，既溶于铁素体使之强化，又溶于渗碳体，可取代部分铁原子形成复合碳化物，且其在渗碳体中的浓度大于在铁素体中的浓度，具有固溶及细晶化作用。Mn与S结合形成MnS，会降低钢的的脆性转变温度，为良好的除硫及脱氧剂。因此本发明将Mn含量控制在0.40%～0.60%，可使相变温度进一步降低。

Mo可促进钢的钝化，提高钢在硫酸盐酸及部分有机酸中的耐蚀性及钢的抗点蚀能力，热处理时，钼有效推迟高温转变，抑制铁素体的形成，细化晶粒，且使Nb（C、N）沉淀减少。在高温回火时，钼能抑制磷等杂质在晶界偏聚而导致的脆性现象，使残留奥氏体降至最低，从而形成未回火的马氏体，利于增强基体抗硫化氢腐蚀性能。

本发明降低钢管中S和MnS等非金属夹杂物的含量并控制其形态，降低C含量及易偏析的Mn、P等元素的含量，由于采用以上钢管组分，本发明可从根本上解决现有普通钢管的缺陷，抗H₂S腐蚀，提高了抗均匀腐蚀和局部腐蚀的能力，防止出现硫化物应力开裂和氢诱发裂纹，完全适应于海上高温高压、高含H₂S、CO₂等共存的强腐蚀环境，从而避免油气田发生井下油管断裂和集气干线泄露的事故发生。

具体实施方式