無(wú)縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣。隨著硫化氫腐蝕問(wèn)題的日益嚴(yán)重,抗硫無(wú)縫管線管的研制迫在眉睫,而抗硫性能的好壞是關(guān)鍵。探討了影響抗氫致裂紋(HIC)性能的介質(zhì)與材料因素,認(rèn)為Cu、Ni的加入可以提高無(wú)縫管線管材料的HIC性能,降低鋼中的S含量,經(jīng)噴硅鈣粉處理還可降低氫鼓泡的敏感性。
隨著石油和天然氣開采的日益深入,開采條件復(fù)雜且處于含硫環(huán)境的油氣井越來(lái)越多,硫化氫腐蝕問(wèn)題非常尖銳。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)抗硫無(wú)縫管線管的需求不斷增加。無(wú)縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣,是采用無(wú)縫管生產(chǎn)方式制造的沒有焊縫的鋼管。本文擬對(duì)抗硫無(wú)縫管線管的研制作一討論。
1 試驗(yàn)方法
根據(jù)ISO3183標(biāo)準(zhǔn),采用浸入法,在實(shí)驗(yàn)室冶煉7爐1 t鋼錠,經(jīng)過(guò)鍛造、穿孔、頂管及張減制造成管,在鋼管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚試樣,將其浸入按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配置的溶液中,96 h后取出并垂直軋向取截面,用金相法計(jì)算3個(gè)參量(裂紋長(zhǎng)度率CLR、裂紋厚度率CTR、開裂敏感率CSR),以此來(lái)比較抗氫致裂紋(HIC)敏感性。
2 影響HIC性能的因素
2.1 介質(zhì)因素
1) pH值。大量的研究結(jié)果表明,在pH為1~6的范圍內(nèi),氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低,當(dāng)pH>6時(shí),則不發(fā)生氫鼓泡[1]。
2) H2S濃度。硫化氫的濃度愈高,則氫鼓泡的敏感性愈大。
3) 氯離子。在pH 值為3.5~4.5 的范圍內(nèi),Cl-的存在,使腐蝕速度增加,氫鼓泡的敏感性增加。
4) 溫度。25℃時(shí)CLR ,氫鼓泡的敏感性 于25℃時(shí),升溫使腐蝕反應(yīng)及氫擴(kuò)散速度加快,從而氫鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后,由于H2S濃度的下降,反而使氫鼓泡的敏感性下降。
5) 時(shí)間。試驗(yàn)采用96 h作為對(duì)比,一般情況下隨試驗(yàn)時(shí)間的增加,腐蝕程度趨向嚴(yán)重。
2.2 材料因素
2.2.1 化學(xué)成分的影響
在實(shí)驗(yàn)室冶煉了一輪根據(jù)不同級(jí)別設(shè)計(jì)的鋼種,具體成分見表1,并對(duì)其進(jìn)行HIC浸泡試驗(yàn)。從浸泡后的試樣表面觀察,B2、B6、B7的鼓泡面積明顯多于B9、B10,裂紋敏感性指標(biāo)結(jié)果見表2。從表2 可看出,B2、B6、B7 的抗HIC 性能明顯劣于B9、B10。表1 中B2、B6、B7 鋼種不含Cu、Ni,而B9、B10 鋼種則含有Cu、Ni。由此可見,Cu、Ni 的加入,使腐蝕產(chǎn)物在鋼的表面形成了保護(hù)膜,抑制了表面的腐蝕反應(yīng),從而降低氫的逸出,減少了氫從環(huán)境中進(jìn)入鋼的基體,降低氫鼓泡敏感性,增加了抗HIC 的性能,這與Oriani 的研究結(jié)果[2] 非常吻合,而且Oriani 還指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能產(chǎn)生效果。
它的流程是:管坯—檢驗(yàn)—?jiǎng)兤ぁ獧z驗(yàn)—加熱—穿孔—酸洗—修磨—潤(rùn)滑風(fēng)干—焊頭—冷拔—固溶處理—酸洗—酸洗鈍化—檢驗(yàn)—冷軋—去油—切頭—風(fēng)干—內(nèi)拋光—外拋光—檢驗(yàn)—標(biāo)識(shí)—后到成品包裝。
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無(wú)縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的長(zhǎng)條鋼材。是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管,然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。鋼管具有中空截面,大量用作輸送流體的管道,如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。
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從2006年至2008年,美國(guó)從中國(guó)進(jìn)口的無(wú)縫鋼管增加了131.52%,金額增至約3.82億美元。2012年10月我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量是248萬(wàn)噸。
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鋼管的使用是由1815年蘇格蘭的一位發(fā)明家為輸送燈火用煤氣而將槍筒連接起來(lái)才開始的。直到1885年孟內(nèi)斯曼兄弟才發(fā)明了由棒鋼直接生產(chǎn)無(wú)縫剛管的工藝。
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鋼材力學(xué)性能是保證鋼材終使用性能(機(jī)械性能)的重要指標(biāo),它取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理制度。
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在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中,根據(jù)不同的使用要求,規(guī)定了拉伸性能以及硬度、韌性指標(biāo),還有用戶要求的高、低溫性能。
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無(wú)縫鋼管無(wú)縫鋼管具有中空截面,大量用作輸送流體的管道,如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。圓環(huán)截面在承受內(nèi)部或外部徑向壓力時(shí),受力較均勻,因此,絕大多數(shù)鋼管是圓管
天祥鋼管(許昌市分公司)優(yōu)異的 Q345b厚壁無(wú)縫產(chǎn)品和卓越服務(wù)受到廣大用戶的青睞與國(guó)內(nèi)外廣泛贊譽(yù),成為值得尊敬和信賴的合作伙伴。始終堅(jiān)持“誠(chéng)信立業(yè),追求卓越,合作共贏,共同發(fā)展”,竭誠(chéng)歡迎各界朋友來(lái)廠參觀指導(dǎo),洽談業(yè)務(wù)。我們?cè)概c您攜手共進(jìn),互惠雙贏,共創(chuàng)未來(lái)!
(1)壓扁試驗(yàn)
對(duì)外徑D>22~400mm的鋼管須做壓扁試驗(yàn),平板間距離h值按下式計(jì)算。
h=(1+α)S/(α+S/D)
式中 S ——— 鋼管壁厚,mm;
D ——— 鋼管外徑,mm;
α ——— 單位長(zhǎng)度變形系數(shù),優(yōu)質(zhì)碳鋼和合金鋼采用0.08;耐熱鋼采用0.07;不銹鋼采用0.09。
(2)擴(kuò)口試驗(yàn)
壁厚≤8mm和外徑≤159mm的優(yōu)質(zhì)碳鋼和不銹鋼管須做擴(kuò)口試驗(yàn)。
(3)水壓試驗(yàn)
應(yīng)逐根進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)壓力P(MPa)按下式計(jì)算,但壓力不超過(guò)20MPa
P=2×S×R/D
式中 S ——— 鋼管公稱壁厚,mm;
D ——— 鋼管公稱外徑,mm;
R ——— 允許應(yīng)力,優(yōu)質(zhì)碳鋼和合金鋼為表2-7-4規(guī)定屈服點(diǎn)的80%;耐熱鋼和不銹鋼為規(guī)定屈服點(diǎn)的70%。
可用渦流檢驗(yàn)或超聲波檢驗(yàn)(等級(jí)C8)代替水壓試驗(yàn)