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更新时间：2024-12-29 23:29:07 浏览次数:8 公司名称：聊城 天祥钢管有限公司
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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。
钢锭按钢水脱氧程度不同可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢3类。
沸腾钢是没有脱氧或没有充分脱氧的钢。这种钢液注入钢锭模后，随着温度的下降钢液中的碳和氧反应，排出大量一氧化碳气体，产生沸腾现象，所以叫沸腾钢。沸腾钢锭不产生集中的缩孔，所以钢锭的切头率比镇静钢约低5%～8%，但沸腾钢的偏析大，成分不均。
浇注前脱氧充分，浇注时钢液平静，没有沸腾的钢叫镇静钢。它的组织致密，强度高，偏析少且成分均匀。由于形成中心缩孔而增加了切头率，所以镇静钢的成本比沸腾钢高。对力学性能等各项指标要求较高的和有特殊要求的钢，都铸成镇静钢锭。
脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间，由于脱氧不完全，在浇注过程中仍有轻沸腾的钢，称为半镇静钢。它比镇静钢的中心缩孔小，切头率低；比沸腾钢的偏析少，力学性能好。
无缝管的用途在无缝管的标准中有说明，明白无缝管标准也就明白无缝管的用途。
无缝管标准分类及用途概述：
1、结构用无缝管(GB/T8162-2008)是用于一般结构和机械结构的无缝管。
2、流体输送用无缝管(GB/T8163-2008)是用于输送水、油、气等流体的一般无缝管。
3、低中压锅炉用无缝管(GB3087-2008)是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔(轧)无缝管。
4、高压锅炉用无缝管(GB5310-2008)是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝管。
5、化肥设备用高压无缝管(GB6479-2000)是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝管。
6、石油裂化用无缝管(GB9948-2006)是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝管。
7、地质钻探用钢管(YB235-70)是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
8、金刚石岩芯钻探用无缝管(GB3423-82)是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝管。
9、石油钻探管(YB528-65)是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝管。钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。
10、船舶用碳钢无缝管(GB5312-85)
中国船级社材料与焊接规范——中国船级社(CCS)
挪威船级社(DNV)规范——挪威船级社(DNV)
英国劳氏船级社(LR)规范——英国劳氏船级社(LR)
德国劳埃德船级社(GL)规范——德国劳埃德船级社(GL)
美国船级社(ABS)规范——美国船级社(ABS)
法国船级社(BV)规范——法国船级社(BV)
意大利船级社(RINA)规范——意大利船级社(RINA)
日本船级社(NK)规范——日本船级社(NK)
是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝管。碳素钢无缝管管壁工作温度不超过450℃，合金钢无缝管管壁工作温度超过450℃。
11、汽车半轴套管用无缝管(GB3088-82)是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝管。 12、柴油机用高压油管(GB3093-86)是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝管。 13、液压和气动缸筒用精密内径无缝管(GB8713-88)是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝管。 14、冷拔或冷轧精密无缝管(GB3639-83)是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝管。选用精密无缝管制造机械结构或液压设备等，可以大大节约机械加工工时，提高材料利用率，同时有利于提高产品质量。 15、结构用不锈钢无缝管(GB/T14975-2002)是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧(挤、扩)和冷拔(轧)无缝管。 16、流体输送用不锈钢无缝管(GB/T14976-2002)是用于输送流体的不锈钢制成的热轧(挤、扩)和冷拔(轧)无缝管。 17、异型无缝管是除了圆管以外的其他截面形状的无缝管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝管(代号为D)、不等壁厚异型无缝管(代号为BD)、变直径异型无缝管(代号为BJ)。异型无缝管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比，异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数，有较大的抗弯抗扭能力，可以大大减轻结构重量，节约钢材。 18、低温管道用无缝钢管(GB/T18984-2003)是用于-45℃～-195℃级低温压力容器管道以及低温热交换器管道用无缝钢管。 一般用无缝管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件，如汽车、拖拉机的受力零件。 在上海浦营商贸经营无缝管的多年中，一般用无缝管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧以热以热处理状态交货。低中压锅炉用无缝管：用于制造各种低中压锅炉、过热蒸汽管、沸水管、水冷壁管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管等。 用优质碳素结构钢热轧或冷轧(拨)无缝管。主要用10、20号钢制造，除保证化学成分和机械性能外要做水压试验，卷边、扩口、压扁等试验。热轧以热轧状态交货、冷轧(拨)以热处理状态交货。
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