管線鋼的發(fā)展始于20世紀(jì)20年代初,至今已有近1個(gè)世紀(jì)的歷程。當(dāng)前世界范圍內(nèi)管線工程應(yīng)用的主流鋼級(jí)由A、B級(jí)鋼跨越至X70、X80,X90~X120。并且檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)由耐酸性PH=5.2弱酸性提高到PH=2.8~3.2的強(qiáng)酸性??偟膩?lái)看,耐酸管線鋼發(fā)展趨勢(shì)是:高潔凈冶煉控制技術(shù),超低Mn成分設(shè)計(jì)理念及高等級(jí)、雙抗性。即:
1、高潔凈鋼冶煉技術(shù)
對(duì)于耐酸性管線鋼來(lái)說(shuō),P、S有害元素的含量越低越好。一般要求w(P)不超過(guò)0.015%甚至低于0.010%。w(S)不超過(guò)0.005%,甚至0.002%。為了達(dá)到高潔凈的冶煉水平,
應(yīng)采取以下措施:
1)優(yōu)質(zhì)低P、低S鐵水,采用CaC2、CaO、CaF2等鈣質(zhì)脫硫劑或鎂質(zhì)脫硫劑將鐵水中w(S)降至0.001%以下;
2)嚴(yán)格控制廢鋼、石灰石等的加入量,避免在轉(zhuǎn)爐中回硫過(guò)多。一般要求使用的石灰中w(S)穩(wěn)定在0.015%~0.025%之間。主要使用低硫廢鋼,保證其入爐w(S)不超過(guò)0.001%;
3)LF爐是脫硫的關(guān)鍵設(shè)備,采用造高堿度、還原性渣進(jìn)行進(jìn)一步的深脫硫。一般w(S)不超過(guò)0.001%;
4)為了避免S、Mn結(jié)合形成MnS夾雜,以及進(jìn)一步潔凈鋼水,必須使用RH真空爐和鈣處理,使夾雜物球團(tuán)化,避免夾雜物對(duì)管線鋼耐酸性能造成危害。
5)采取減小過(guò)熱度、恒速澆鑄、控制鑄機(jī)狀況(特別是扇形段輥縫和接弧精度及噴嘴工作狀況)等措施減少鑄坯中心偏析。
2、超低Mn成分設(shè)計(jì)
目前高級(jí)別耐酸管線鋼X65、X70幾乎全部采用超低C-低Mn的成分體系,復(fù)合添加Nb、Ti、Ni、Mo等元素來(lái)保證強(qiáng)度。
超低Mn(w(Mn)≤0.6%)的合金成分設(shè)計(jì)體系有利于減少M(fèi)nS夾雜生成,減弱中心偏析,降低管線鋼酸性服役時(shí)開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
Mn為重要的固溶強(qiáng)化元素,其含量減少必然帶來(lái)強(qiáng)度的損失。為保證管線鋼的強(qiáng)度性能,超低Mn管線鋼需要復(fù)合添加適當(dāng)?shù)腘b、Cr、Ti等。利用Nb的細(xì)化奧氏體和擴(kuò)大再結(jié)晶溫度的特性,充分細(xì)化組織晶粒尺寸,同時(shí)通過(guò)(Ti,Nb)(C,N)的析出強(qiáng)化效果,保證鋼板的強(qiáng)度等力學(xué)性能。
3、高等級(jí)、雙抗特性
輸送富含H2S天然氣的管線鋼容易發(fā)生HIC(抗氫致開(kāi)裂)和SSCC(硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂)現(xiàn)象,耐酸管線鋼必須能抵抗腐蝕和應(yīng)力的雙重作用。
夾雜物、帶狀組織、中心偏析等不僅會(huì)惡化HIC性能,同時(shí)也會(huì)顯著惡化SSCC性能。因此,應(yīng)盡量消除這些不利因素對(duì)耐酸管線鋼的影響。