马氏体类无缝不锈钢管KL-HP12CR管线具有优良的焊接性能,机械性能和耐腐蚀性。可焊性通过降低碳和氮含量的提高。减少碳含量也显著提高二氧化碳的耐腐蚀性,和腐蚀速率低于0.127毫米/一个在二氧化碳的环境中在温度高达160℃,2.0兆帕。由于加入的钼,所述硫化物的耐腐蚀性(SSC)被改善。这种新型钢管可以在硫化氢环境中使用与的4.0和0.001兆帕的pH值。这种类型的钢管具有X80级的强度,并且具有当在管道中实际使用的充分的低温韧性。焊后热处理几分钟,低的碳含量,和添加钛可有效防止热影响区的晶间应力腐蚀开裂(IGSCC)。这种钢管有望成为毛皮例如,二氧化碳是一种低成本,经济的材料,具有高生命周期。
人们越来越关注石油资源的减少。目前开采的油井和气井的温度和压力达到了前所未有的高度。产生的液体含有二氧化碳,导致更多的腐蚀。因此,当在去除腐蚀性物质和水之前输送液体时,防止流动管线和收集管线被二氧化碳腐蚀变得极其重要。另外,这些液体通常含有痕量的硫化氢,因此也需要防止氯化物应力开裂。在这样的腐蚀环境中,对于使用碳钢作为管道材料,传统的防腐方法是将防锈剂注入液体中并使用防锈剂来防止腐蚀。然而,这增加了生产成本,特别是在海上管道中,因此较少使用防锈剂,特别是考虑到生命周期成本。不使用防锈剂的另一个原因是担心泄漏事故造成的污染。因此,需要一种不需要使用防锈剂的经济材料。用于管道的现有耐腐蚀合金,包括双相不锈钢,具有材料成本高的缺点。相比之下,马氏体不锈钢通常不易焊接,需要预热和更长的焊后热处理。因此,考虑到管道铺设效率,马氏体不锈钢很少用于管道。然而,马氏体不锈钢具有适当的耐二氧化碳腐蚀性并且比双相不锈钢便宜。
为此,日本一家钢铁公司采取了大量的炼钢技术措施,例如降低碳和氮的含量,控制和添加合金元素以改善马氏体不锈钢的可焊性,以及开发良好的可焊性和耐腐蚀性。 马氏体不锈钢管道无缝管。
1发展过程
1.1目标特征
发展目标如下:
(1)可焊性:焊接不需要预热;
(2)最大热影响区硬度:HV350或更低;
(3)耐二氧化碳腐蚀性:耐5%NaCl,二氧化碳分压3.0MPa,腐蚀环境150℃;
(4)硫化硫应力腐蚀(SSC):耐5%NaCl,0.001 MPaH2S,pH4.0;
(5)强度:X80级(屈服强度550MPa或更高);
(6)低温韧性:在-40℃下100J或更高的夏比冲击韧性吸收能量。
1.2化学成分设计
钢管化学成分的设计应考虑合金元素对马氏体不锈钢的可焊性,耐腐蚀性,热加工性和其他特性的影响。 特别地,可焊性的研究基于在二氧化碳环境中用于石油管的KO-13Cr(0.20C-13Cr-0.03N)的化学组成,同时在基材中保持相同的耐腐蚀性。 根据表1中关于化学组成对热加工性和其它性能的影响的结果,该钢的化学组成最终确定为12Cr-5Ni-2Mo-0.01N,0.015C或更低。
1.2.1可焊性
由于马氏体不锈钢在焊接过程中往往会产生焊缝,因此在实践中需要预热以防止开裂。焊接裂纹是由溶解在焊缝金属和焊接热影响区中的氢以及由热影响区中的马氏体转变引起的硬化和残余应力引起的。因此,在材料方面防止焊接裂纹的有效手段是降低碳和氮的含量以抑制由马氏体转变引起的硬化。表1显示了低C + N马氏体不锈钢的Y形槽焊接抗裂性试验结果。用于抗裂性试验的钢含有0.03%的碳或氮。同时,钢中的碳和氮都低至0.01%,钢不会进行开裂试验,并在30℃下预热。结果表明,如果碳和氮的含量降低到0.01%,则可以进行不预热的焊接。现有的炼钢技术可以将碳和氮含量降低到如此低的水平。
表1低C + N马氏体不锈钢的Y型槽焊接抗裂性试验结果