高强度耐蚀钢的生产工艺及特点揭秘

输送含硫油气时，管道内壁接触硫化氢和二氧化碳，从而导致氢致开裂和应力腐蚀破裂。因此，管道输送工程设计对进入输送管道的油气质量有严格要求，规定要进行净化处理，故一般对硫化氢应力腐蚀不作特殊要求。但如果净化处理不善，油气中含硫化氢较高时，则可能产生氢诱导开裂，引起管道破坏。因此，国外对这种低pH的湿含硫油气输送管用钢已予以关注。一般采用降低钢的含硫量，控制硫化物形态，改善沿壁厚方向的韧性等措施。

国外石油天然气输送管道用钢，是近20年来在低合金高强度钢基础上逐步发展起来的。为了全面满足油气输送管道对钢的性能要求，在钢的成分设计和冶炼、加工成型工艺上采取了许多措施，从而自成体系。其主要特点是通过微合金化和控制轧制工艺，在热轧状态获得高强度、高塑性、韧性和良好的可焊性。

X42、X46、X523个钢级强度较低，一般是含锰的半镇静钢，不需添加别的合金元素。若对冲击韧性有较高要求，可提高含锰量、降低含碳量（使Mn/C值较高），并采用镇静钢。

X56以上的钢级则采用低碳微合金化钢。合金元素的选择是与控轧过程细化晶粒、固溶强化、沉淀硬化、位错强化和织构强化的作用相配合的^[7]。按合金元素在钢中的作用，主要加入的元素有下面几类^[8]：

1）强烈形成碳（氮）化物的元素（铌、钒、钛）。通过固溶和析出，在控轧过程各阶段起作用，是确保钢强韧化的主要合金元素。

2）固溶强化元素（镍、铬、铜等）。(www.xing528.com)

3）提高淬透性、控制组织转变的元素（锰、钼、铬等）。为获得高强度和高韧性，必须控制γ→α+P的转变特性，以发展微珠光体钢。

4）脱硫和硫化物形态控制元素（钙和稀土）。

X56、X60、X65钢级的合金设计，一般是在降低碳含量、提高锰含量的同时，添加铌、钒、钛等沉淀硬化元素。就普遍热轧工艺而言，添加锰、钒的只能提高强度，对缺口韧性并无作用。而控制轧制可通过细化晶粒，显著改善钢的韧性，降低冷脆倾向。但控轧的锰-铌或锰-铌-钒钢至多只能达到X65钢级的强度水平。X70以上的管道用钢，是在锰-铌或锰-铌-钒的基础上进一步提高锰含量，并复合添加少量镍、铬、铜等而发展的少珠光体和针状铁素体钢，这类钢的碳含量很低，一般限制在0.10%以下，有的钢厂甚至控制在0.06%以下¹。

为了全面满足石油天然气输送管道对钢的性能要求，除上述严密的合金设计外，对硫、磷等有害元素的控制也非常严格，例如，含硫量一般控制在0.010%以下，以提高钢的塑性、韧性，特别是横向韧性，降低对层状撕裂的敏感性。对要求耐蚀性管道用钢，要求硫含量低于0.005%^[14]。

石油与天然气输送管用钢，我国目前还是空白，应借鉴国外的经验，逐步建立我们自己的管道用钢系列。