无缝管线管显微组织与抗HIC性能的关系

无缝管线管主要是用于油井或气井的井口附近输送高压油、气的无焊缝钢管。文章就无缝管线管的显微组织及带状组织对材料抗HIC性能的影响进行了试验、分析 。

成分工艺对X65抗HIC管线钢组织性能的影响

实验室研究了合金成分及卷取工艺对X65抗HIC管线钢的显微组织、力学性能、抗HIC性能的影响规律。结果表明,添加Cu、Ni、Mo合金或降低卷取温度均有利于改善钢的强韧性及抗HIC性能。对于C-Si-Mn基础成分,在450-550℃范围内卷取时,随着卷取温度的下降,珠光体含量减少而贝氏体含量逐渐增加,力学性能变化不明显,但抗HIC性能显著提升;在同样的工艺条件下,Cu、Ni尤其是Mo合金的添加,抑制了珠光体转变,贝氏体的比例显著增加且晶粒更加细小,因此,强度、韧性及抗HIC性能均呈上升趋势。

炼油常用钢材的抗HIC性能及评价方法的研究

为了评价炼油厂常减压蒸馏装置常用钢材对氢致开裂(HIC)的敏感性和加工中东高硫油设备用钢的适用性,利用恒温腐蚀槽、超声波影像仪、测氢仪、金相显微镜和精密分析天平等手段研究了炼油厂常用的五种低合金钢(国产20G,16MnR和CF62钢,日本产CR5和SM400钢)在湿硫化氢中的腐蚀行为,重点讨论了氢致开裂和氢鼓泡问题。试验表明:五种钢材抗HIC性能从优到劣依次为CR5,16MnR,CF62,20G,SM400。对超声波影像仪(UST)探测法的实用性进行了讨论。

抗HIC压力容器用Q345R(R-HIC)钢焊接接头组织与性能研究

研发了抗HIC(Hydrogen Induced Cracking,氢致开裂)压力容器用Q345R(R-HIC)钢,并研究其焊接接头区域的显微组织及性能。结果表明,焊缝区、熔合区和热影响区显微组织主要由铁素体、贝氏体和珠光体组成。各区域热力学过程不同,焊接后显微组织存在明显差异:焊缝区显微组织主要由先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;熔合区显微组织中贝氏体逐渐增多,铁素体逐渐减少;热影响区中的粗晶区显微组织几乎全部由贝氏体组成,细晶区和不完全重结晶区显微组织为等轴铁素体和珠光体组织。焊接接头具有良好的力学和抗氢致开裂性能。焊接接头微区硬度和冲击性能与显微组织关系密切:热影响区存在贝氏体组织导致其平均硬度最高、冲击功最低;针状铁素体具有良好的抗裂纹扩展能力,使得焊缝区具有良好的冲击韧性,冲击功最高。各区域差异的显微组织未对抗氢致开裂性能造成影响。

具有抗HIC性能的X52无缝管线管的研制

通过成分设计与优化,以及对冶炼工艺、轧管工艺及热处理工艺等方面的研究,成功研制和开发了具有抗HIC性能的X52无缝管线管。研究表明,该产品的金相组织为回火索氏体+少量铁素体,力学性能优良且成本较低,具备良好的抗HIC性能,满足X52钢级抗HIC管线管的标准要求。

轧制工艺对X70耐酸管线钢抗HIC和力学性能的影响

研究了终轧温度和在线冷却方式对X70级耐酸管线钢力学性能和抗HIC性能的影响。结果显示:层流冷却相对于在线空冷,钢板的强韧性有明显提高,两种工艺下钢板的硬度指标相当;在相同冷却工艺下,提高终轧温度有利于屈服强度和抗拉强度的提高;抗HIC性能只与铸坯质量有关,与轧制工艺、组织状态、晶粒度大小无关。根据研究的结果进行了X70级别耐酸管线钢的工业试制,所得X70管线钢在强韧性满足标准要求的前提下,保持了良好的抗HIC性能。

从AGCU硫回收工艺谈抗HIC钢的要求

AGCU硫回收工艺的主要反应造成了设备的湿硫化氢环境,湿硫化氢环境导致应力腐蚀,抗HIC钢是用于此类工作环境的主要材料,总结出抗HIC钢的材料要求和制造要求。

开发的石油化工抗HIC容器用SA-516Gr65钢板的组织和性能

开发的SA-516Gr65钢板(12.70~28.58 mm)(/%:0.13C,0.26Si,0.89Mn,0.006P,0.0007S,0.33Ni,0.062Alt)经150 t BOF-LF-RH-CC-TMCP流程生产。结果表明,经880~910℃正火后钢板屈服强度344~417 MPa,抗拉强度485~500 MPa,-50℃冲击功167~292 J,满足标准要求。钢中非金属夹杂物主要为球状氧化物,大小在10μm内;氢致开裂敏感性试验后,未观察到裂纹,其裂纹长度百分比(CLR)、裂纹厚度百分比(CTR)、裂纹敏感百分比(CSR)平均值均为0,满足MESC SPE 74/125标准;钢板显微组织主要为珠光体+铁素体,晶粒均匀细小。

44 mm厚高韧性抗HIC管线钢板X52MS的研制

介绍了生产44 mm厚高韧性抗HIC管线钢板X52MS的技术要求,叙述了兴澄特钢生产工艺的设计思路和控制过程。结果表明,兴澄特钢生产的44mm厚X52MS钢板纯净度高、综合性能优良,具有良好的低温韧性和耐腐蚀性能。

抗HIC钢制压力容器的监督检验

严重湿H_2S环境下工作的压力容器广泛采用抗HIC钢。对于该使用条件下压力容器潜在的失效形式,提出了针对性的监督检验措施。这些检验措施包括:图样结构设计和技术要求合理性审查,制作工艺符合性和可行性的检查,材料力学性能和耐蚀性能的确认,冷作和焊接过程容器结构连续性、应力集中和焊接缺陷的控制与检查,焊后热处理过程和结果的检验。

首钢迁钢抗HIC管线钢X65MS的生产实践

简要介绍了首钢迁钢2250生产线上抗HIC管线钢X65MS的生产实践情况。介绍了产品的成分与工艺设计特点,并对其力学性能和显微组织以及抗HIC性能进行了检测。结果表明,通过合理的成分设计与洁净度控制,在2250生产线上采用控轧控冷工艺实现了抗HIC管线钢X65MS的成功开发,产品具有良好的力学及抗酸性能。

轧制及热处理工艺对API 5L Gr.B管线钢抗HIC性能的影响

采用ZWICK-600电子万能试验机、ZBC3452-C冲击试验机、ZEISS Amager1光学显微镜(OM)检测了不同轧制及热处理工艺下API 5L Gr.B管线钢的显微组织和力学性能,研究了显微组织对API 5L Gr.B管线钢抗氢致裂纹(HIC)的影响。结果表明:API 5L Gr.B管线钢显微组织中的珠光体组织会降低抗HIC性能,而随着轧制工艺的变化,获得的准多边形铁素体+点状退化珠光体组织会显著提高抗HIC性能;正火处理因为无法减轻钢板心部带状组织而不能从根本上改善试验钢板的抗HIC性能;调质处理可以改善原始组织的均匀性,细化晶粒,消除带状组织,显著提高钢板抗HIC性能。

16MnR(HIC)钢焊接接头抗氢致裂纹的试验研究

研究了不同焊接热输入下焊缝在NACE熔液中的抗氢致开裂(HIC)性能。结果表明:焊缝的HIC敏感性随焊缝中Mn、S、P含量的增加而增大,焊接热输入在一定的范围内对焊缝的抗HIC能力影响不大。但是,当焊接热输入增大到一定程度时,焊缝抗HIC性能变差。这主要是由于焊接热输入增大后,焊缝组织变粗,性能下降,尤其是焊缝组织中的夹杂物随着焊接热输入的增大而长大,导致焊缝抗HIC的能力下降。

16MnR(HIC)抗氢钢的评定试验与首次压力容器焊接

中石油重点工程的土库曼斯坦阿姆河右岸天然气处理厂配套的压力容器均由四川油建容器厂制造,其中脱硫脱碳装置的核心设备是四台胺液吸收塔。该设备规格P6.49 MPa,DN 3000×29622,工作介质为高含量S2H、CO2及MDEA溶液,有强烈的硫化氢应力腐蚀开裂倾向,主体材料壁厚72mm和80 mm的16MnR(R-HIC),熔炼分析:w(S)≤0.003%,w(P)≤0.015%,w(Mn)=1.20%～1.35%,且受压元件和对接焊缝应具备抗HIC和SSC性能。四川油建容器厂首次焊接16MnR(R-HIC)压力容器,选择了满足抗氢钢焊接的焊接材料,按照JB4708标准做了六个焊接工艺评定,抗HIC、SSC性能试验合格,满足产品要求和完成制造,至今设备已安全运行三年。

热处理对电熔化焊管用C-Mn钢抗HIC性能的影响

采用连续式氮气保护热处理炉和实验室箱式热处理炉,研究了正火以及正火后加速冷却+回火工艺对电熔化焊管用C-Mn钢显微组织和抗氢致开裂(HIC)性能的影响。结果表明:试验钢采用正火虽然可以细化晶粒,但无法消除因连铸坯枝晶偏析造成的钢板带状组织,带状组织对试验钢的抗HIC性能有显著的劣化作用;采用正火后加速冷却工艺,带状组织完全消除,形成了铁素体和贝氏体的混合组织,板条状的贝氏体在原奥氏体晶内形核,有效地分割了原奥氏体晶粒,再通过后续合适的回火热处理,形成了热力学稳定的细晶组织,使得钢的抗HIC性能明显改善。

国产SA516 Gr65(HIC)厚钢板的开发及应用

某炼油厂加氢装置中的冷高压分离器存在湿H_2S严重腐蚀,其壳体应选用ASME牌号SA516Gr65(HIC)材料。基于国内钢板生产的实际情况,新开发了厚度为165 mm的SA516 Gr65(HIC)厚钢板;经设备制造厂对该钢板性能复验、焊接工艺评定及设备制造,表明国产SA516 Gr65(HIC)钢板与国外生产的钢板质量基本相当,可以替代进口钢板作为同类设备的材料。

安钢L360抗酸管线钢冶炼工艺控制实践

安钢在L360抗酸管线钢开发过程中,针对冶炼成分波动大、夹杂物超标、铸坯偏析严重等问题,采取相应的工艺控制措施,并取得良好的冶金效果。其中成品[C]≤0.055%、[P]≤0.012%、[S]≤0.001%、[N]≤0.00435%、[H]≤0.0015%,钢中B类、D类非金属夹杂物控制在0.5级以下,晶粒度级别≥11.5级,无A类硫化物夹杂物存在;连铸坯中的中心偏析控制在C类0.5级以下。检验结果表明:L360抗酸管线钢成分范围、铸坯中心偏析和非金属夹杂物得到有效控制,具备了工业化批量生产条件。

管线钢中的硫化夹杂物与氢致开裂

研究了 5种材料在 NACE溶液和人工海水溶液中的氢致开裂 (Hydrogen - induced cracking,HIC)行为 ,结果表明 :当材料中存在硫化夹杂物时 ,氢致开裂敏感性增大。为了提高材料的抗氢致开裂性能 ,应控制其含量与形态。对于更恶劣的腐蚀环境 (酸性油气 ) ,管线钢抗 HIC的评价应采用 NACE标准进行氢致诱导开裂试验。

国内外管线钢最新研发进展

介绍并分析了2010年世界最新公开的管线钢制造技术专利,包括低温韧性、大应变和抗HIC性优良的管线钢在成分设计和轧制工艺方面的最新研发现状,并对其今后的发展做了展望。

高等级管线钢的发展现状

回顾总结了近年来国际上高等级管线钢的发展。现代管线钢向高强度、大厚度、抗应变和抗HIC方向发展。为降低长距离天然气管线的建设成本,开发了X100和X120超高强度管线管,并进行了X100和X120管线试验段建设,取得了显著的进展。开发了以双相显微组织为特征的满足“基于应变设计”的抗大应变高强度管线钢,强度等级从X65至X100,可应用于冻土带、地震区和水土流失区域的管线建设。海底管线用钢和抗HIC管线管的强度等级已从以往的X65提高到X70,X70管线管的最大壁厚可达34.1 mm,并已批量在工程中应用。新型的HTP高强度管线钢采用超低碳高铌含铬的成分设计,具有十分优良的性能,用铬替代钼可显著地降低成本,生产的X80管线管已应用于美国第一条X80管线。