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无缝管线管主要用于井口附近输送高压油气。随着硫化氢腐蚀问题的日益严重,抗硫无缝管线管的研制迫在眉睫,而抗硫性能的好坏是关键。探讨了影响抗氢致裂纹(HIC)性能的介质与材料因素,认为Cu、Ni的加入可以提高无缝管线管材料的HIC性能,降低钢中的S含量,经喷硅钙粉处理还可降低氢鼓泡的敏感性。
随着石油和天然气开采的日益深入,开采条件复杂且处于含硫环境的油气井越来越多,硫化氢腐蚀问题非常尖锐。近年来,国内外对抗硫无缝管线管的需求不断增加。无缝管线管主要用于井口附近输送高压油气,是采用无缝管生产方式制造的没有焊缝的钢管。本文拟对抗硫无缝管线管的研制作一讨论。
1 试验方法
根据ISO3183标准,采用浸入法,在实验室冶炼7炉1 t钢锭,经过锻造、穿孔、顶管及张减制造成管,在钢管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚试样,将其浸入按标准规定配置的溶液中,96 h后取出并垂直轧向取截面,用金相法计算3个参量(裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR、开裂敏感率CSR),以此来比较抗氢致裂纹(HIC)敏感性。
2 影响HIC性能的因素
2.1 介质因素
1) pH值。大量的研究结果表明,在pH为1~6的范围内,氢鼓泡的敏感性随pH的增加而降低,当pH>6时,则不发生氢鼓泡[1]。
2) H2S浓度。硫化氢的浓度愈高,则氢鼓泡的敏感性愈大。
3) 氯离子。在pH 值为3.5~4.5 的范围内,Cl-的存在,使腐蚀速度增加,氢鼓泡的敏感性增加。
4) 温度。25℃时CLR ,氢鼓泡的敏感性 于25℃时,升温使腐蚀反应及氢扩散速度加快,从而氢鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后,由于H2S浓度的下降,反而使氢鼓泡的敏感性下降。
5) 时间。试验采用96 h作为对比,一般情况下随试验时间的增加,腐蚀程度趋向严重。
2.2 材料因素
2.2.1 化学成分的影响
在实验室冶炼了一轮根据不同级别设计的钢种,具体成分见表1,并对其进行HIC浸泡试验。从浸泡后的试样表面观察,B2、B6、B7的鼓泡面积明显多于B9、B10,裂纹敏感性指标结果见表2。从表2 可看出,B2、B6、B7 的抗HIC 性能明显劣于B9、B10。表1 中B2、B6、B7 钢种不含Cu、Ni,而B9、B10 钢种则含有Cu、Ni。由此可见,Cu、Ni 的加入,使腐蚀产物在钢的表面形成了保护膜,抑制了表面的腐蚀反应,从而降低氢的逸出,减少了氢从环境中进入钢的基体,降低氢鼓泡敏感性,增加了抗HIC 的性能,这与Oriani 的研究结果[2] 非常吻合,而且Oriani 还指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能产生效果。
2013年7月中旬,参加精密无缝管中国钢铁工业协会生产经营旬报统计的147家重点统计钢铁企业(按集团口径为82家重点统计钢铁企业),共生产粗钢1718.45万吨、生铁1675.54万吨、钢材1695.86万吨、焦炭360.06万吨。日产量及比上一旬增减情况分别为:粗钢171.84万吨、增产2.37万吨增幅1.40%,生铁167.55万吨、增产2.59万吨增幅1.57%,钢材169.59万吨、增产6.09万吨增幅3.72%,焦炭36.01万吨、增产0.04万吨增幅0.11%。精密无缝管
据此估算,本旬全国共生产粗钢2130.32万吨、生铁1934.54万吨、钢材3014.62万吨、焦炭1380.55万吨。日均产量分别为精密无缝管粗钢213.03万吨、生铁193.45万吨、钢材301.46万吨、焦炭138.05万吨;本月全国累计日产分别为粗钢208.69万吨、生铁191.85万吨、钢材298.21万吨、焦炭138.08万吨。截止本旬,本年全国累计生产粗钢43160.93万吨、生铁39590.87万吨、钢材57660.58万吨、焦炭26420.05万吨;累计平均日产粗钢214.73万吨、生铁196.97万吨、钢材286.87万吨、焦炭131.44万吨。精密无缝管
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