合金管40CR如假包换

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。

任何破坏由轧辊、顶头、导板三者形成的变形区几何形状正确性的因素，都将使毛管壁厚不均加剧。 

（1）顶头。①顶头的形状设计，理想的顶头辗轧锥应与轧辊出口锥平行，如果按照传统的马特维也夫公式设计顶头，其顶头的辗轧锥与轧辊的出口锥是不平行的，金属在这样一个逐渐扩大的间隙内变形，势必造成管壁辗轧不充分而导致毛管壁厚不均，而且，随送进角的增大毛管壁厚不均更加严重；②由于顶杆的刚度不够，在穿孔过程中产生弯曲，使顶头不能保持对中位置，从而使穿出的毛管壁厚不均；③顶头的不均匀磨损或损坏。 

（2）导板。①导板距过大，在穿孔过程中是依靠导板的限制作用来保持穿孔中心线的，导板距大，顶头在上下位置变化大，使顶头不稳定，导致毛管壁厚不均。②上、下导板的不均匀磨损也会加剧壁厚不均程度。 

（3）轧辊。①轧辊中心线偏斜：在生产过程中，由于穿孔机两侧压下螺丝安装不正确，或由于螺纹和轴承磨损而使两辊间轴向发生水平偏斜，两个轧辊的送进角不一致使变形区发生畸变而导致壁厚不均。②大送进角下导致顶头与轧辊的辗轧锥更不平行。③轧辊转速不当也会影响壁厚精度。 

（4）管坯的定心和加热。定心孔偏心和加热不均匀（阴阳面）都将造成壁厚不均。 

（5）穿孔机的刚度、结构和调整。穿孔机的机身刚度不够，其上的锁紧机构不可靠；顶杆的定心装置调整不准确，运行不可靠和距离机身较远；轧制中心线的调整，一般采用低于轧机中线，其目的是提高轧件的稳定性，若调整过大，因轧制线下移后，变形区内工具之间的相对关系发生了非对称变化，也会影响毛管的壁厚不均。