無(wú)縫管線(xiàn)管主要用于井口附近輸送高壓油氣。隨著硫化氫腐蝕問(wèn)題的日益嚴(yán)重，抗硫無(wú)縫管線(xiàn)管的研制迫在眉睫，而抗硫性能的好壞是關(guān)鍵。探討了影響抗氫致裂紋（HIC）性能的介質(zhì)與材料因素，認(rèn)為Cu、Ni的加入可以提高無(wú)縫管線(xiàn)管材料的HIC性能，降低鋼中的S含量，經(jīng)噴硅鈣粉處理還可降低氫鼓泡的敏感性。
隨著石油和天然氣開(kāi)采的日益深入，開(kāi)采條件復(fù)雜且處于含硫環(huán)境的油氣井越來(lái)越多，硫化氫腐蝕問(wèn)題非常尖銳。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)抗硫無(wú)縫管線(xiàn)管的需求不斷增加。無(wú)縫管線(xiàn)管主要用于井口附近輸送高壓油氣，是采用無(wú)縫管生產(chǎn)方式制造的沒(méi)有焊縫的鋼管。本文擬對(duì)抗硫無(wú)縫管線(xiàn)管的研制作一討論。
1 試驗(yàn)方法
根據(jù)ISO3183標(biāo)準(zhǔn)，采用浸入法，在實(shí)驗(yàn)室冶煉7爐1 t鋼錠，經(jīng)過(guò)鍛造、穿孔、頂管及張減制造成管，在鋼管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚試樣，將其浸入按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配置的溶液中，96 h后取出并垂直軋向取截面，用金相法計(jì)算3個(gè)參量（裂紋長(zhǎng)度率CLR、裂紋厚度率CTR、開(kāi)裂敏感率CSR），以此來(lái)比較抗氫致裂紋（HIC）敏感性。
2 影響HIC性能的因素
2.1 介質(zhì)因素
1） pH值。大量的研究結(jié)果表明，在pH為1～6的范圍內(nèi)，氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低，當(dāng)pH＞6時(shí)，則不發(fā)生氫鼓泡［1］。
2） H2S濃度。硫化氫的濃度愈高，則氫鼓泡的敏感性愈大。
3） 氯離子。在pH 值為3.5～4.5 的范圍內(nèi)，Cl-的存在，使腐蝕速度增加，氫鼓泡的敏感性增加。
4） 溫度。25℃時(shí)CLR ，氫鼓泡的敏感性 于25℃時(shí)，升溫使腐蝕反應(yīng)及氫擴(kuò)散速度加快，從而氫鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后，由于H2S濃度的下降，反而使氫鼓泡的敏感性下降。
5） 時(shí)間。試驗(yàn)采用96 h作為對(duì)比，一般情況下隨試驗(yàn)時(shí)間的增加，腐蝕程度趨向嚴(yán)重。
2.2 材料因素
2.2.1 化學(xué)成分的影響
在實(shí)驗(yàn)室冶煉了一輪根據(jù)不同級(jí)別設(shè)計(jì)的鋼種，具體成分見(jiàn)表1，并對(duì)其進(jìn)行HIC浸泡試驗(yàn)。從浸泡后的試樣表面觀(guān)察，B2、B6、B7的鼓泡面積明顯多于B9、B10，裂紋敏感性指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2 可看出，B2、B6、B7 的抗HIC 性能明顯劣于B9、B10。表1 中B2、B6、B7 鋼種不含Cu、Ni，而B(niǎo)9、B10 鋼種則含有Cu、Ni。由此可見(jiàn)，Cu、Ni 的加入，使腐蝕產(chǎn)物在鋼的表面形成了保護(hù)膜，抑制了表面的腐蝕反應(yīng)，從而降低氫的逸出，減少了氫從環(huán)境中進(jìn)入鋼的基體，降低氫鼓泡敏感性，增加了抗HIC 的性能，這與Oriani 的研究結(jié)果［2］ 非常吻合，而且Oriani 還指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能產(chǎn)生效果。
| 產(chǎn)品名稱(chēng) | 現(xiàn)貨材質(zhì) | 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) | 現(xiàn)貨規(guī)格 | 產(chǎn)品應(yīng)用 |
| 高壓化肥管 | 10 20 16Mn | GB6479-2000 | ∮8-1240*1-200 | 適用于工作溫度為-40--400℃工作壓力為10-32Mpa的化工設(shè)備及管道 |
| 輸送流體管 | 10#、20# ASTM A106A,B,C、A53A,B 16Mn<Q345A.B.C.D.E> | GB/T8163-2008 ASTM A106 ASTM A53 | ∮8-1240*1-200 | 適用于輸送流體的一般無(wú)縫鋼管 |
| 一般結(jié)構(gòu)管 | 10#、20#、45#、27SiMn ASTM A53A,B 16Mn<Q345A,B,C,D,E> | GB/T8162-2008 GB/T17396-2009 ASTM A53 | ∮8-1240*1-200 | 適用于一般結(jié)構(gòu)，工程支架、機(jī)械加工等 |
| 石油套管 | J55、K55、N80、L80 C90、C95、P110 | API SPEC 5CT ISO11960 | ∮60.23-508.00 *4.24-16.13 | 油管用于油井中抽取石油或天然氣套管用作油氣井的井壁 |
非金屬夾雜是金屬基體內(nèi)的條狀氧化物、硫化物、以及脆性和塑性硅酸鹽，是鋼質(zhì)不純凈含夾雜較多的緣故。當(dāng)鋼錠偏析嚴(yán)重時(shí)，偏析部分的非金屬夾雜也更嚴(yán)重。
非金屬夾雜影響鋼的焊接性能，使可焊性降低。當(dāng)鋼帶邊緣部分存在非金屬夾雜時(shí)，焊縫部位會(huì)出現(xiàn)裂縫和裂紋，壓扁后在裂口處可見(jiàn)淺黃色夾雜物。
提高鋼的純凈度，盡量減少夾雜，就能提高其焊接性能
孔型是由一對(duì)（或更多）軋輥車(chē)出的槽組成。鋼帶（軋件）通過(guò)孔型變形為一定的形狀，通過(guò)一系列連續(xù)的孔型變形，成型為管筒狀。對(duì)于這一個(gè)系列的孔型形狀和尺寸的選擇、計(jì)算和確定，并終繪制成軋輥圖的整個(gè)過(guò)程叫做孔型設(shè)計(jì)。對(duì)焊管軋輥孔型設(shè)計(jì)的基本要求是：
（1） 以少的道次（即短的變形區(qū)長(zhǎng)度）完成整個(gè)成型變形過(guò)程；
（2） 成型時(shí)產(chǎn)生的邊緣延伸盡可能小，不致產(chǎn)生鼓包和褶皺；
（3） 邊緣得到充分的變形，管筒對(duì)縫處沒(méi)有尖嘴形；
（4） 鋼帶在孔型中成型穩(wěn)定；
（5） 變形均勻，軋輥磨損小且均勻；
（6） 能量消耗??；
（7） 能保證焊管尺寸規(guī)格和表面質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求；
（8） 軋輥加工方便，制造容易，孔型設(shè)計(jì)能與加加工相結(jié)合；
（9） 孔型設(shè)計(jì)具有規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，能適合同種類(lèi)型機(jī)組的同種規(guī)格產(chǎn)品；
（10） 能利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（CAD）。
焊接鋼管按焊縫的形式分為直縫焊管和螺旋焊管。直縫焊管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低，發(fā)展較快。螺旋焊管的強(qiáng)度一般比直縫焊管高，能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長(zhǎng)度的直縫管相比，焊縫長(zhǎng)度增加 30~ ，而且生產(chǎn)速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊。
天祥鋼管(阿拉善市分公司)成立于2015年是一家專(zhuān)注于 熱鍍鋅方管等型材的設(shè)計(jì)生產(chǎn)銷(xiāo)售一體的實(shí)體廠(chǎng)家。公司通過(guò)多年的努力發(fā)展現(xiàn)在擁有 熱鍍鋅方管生產(chǎn)車(chē)間5000多平方員工近百人的中型企業(yè)，企業(yè)年銷(xiāo)售額在 熱鍍鋅方管行業(yè)也具備優(yōu)勢(shì)位置。公司以人才為本，廣納有賢人士，為每一位員工提供廣闊空間。公司從管理上也在不斷升級(jí)，追求爭(zhēng)取在短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展壯大成為好的企業(yè)。
焊接熱影響區(qū)的組織大致可分為兩類(lèi)：不易淬火鋼組織和易淬火鋼組織。不易淬火鋼組織變化后形成熔合區(qū)、粗晶區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、不完全沖結(jié)晶區(qū)和時(shí)效脆化區(qū)；易淬火鋼組織轉(zhuǎn)變后形成崔獲取、不完全淬火區(qū)和回火區(qū)。
管線(xiàn)鋼屬于不易淬火鋼，焊接后熱影響區(qū)的熔合區(qū)和粗晶區(qū)對(duì)母材性能損傷較大，易形成脆化，其損傷程度取決于母材的合金系統(tǒng)、焊前母材的原始組織狀態(tài)和焊接規(guī)范參數(shù)等。對(duì)于低于X65鋼級(jí)的管線(xiàn)鋼，在線(xiàn)能量偏低時(shí)除產(chǎn)生鐵素體和珠光體外，還易產(chǎn)生馬氏體（M）、上貝氏體（Bu）和粒狀貝氏體（Bg）；在線(xiàn)能量偏高時(shí)，粗晶區(qū)除易產(chǎn)生鐵素體和珠光體外，還易產(chǎn)生共析鐵素體和魏氏組織。一般認(rèn)為，上貝氏體、先共析鐵素體和魏氏組織是造成脆化現(xiàn)象的有害組織。對(duì)于X70以上鋼級(jí)的針狀鐵素體管線(xiàn)鋼，粗晶區(qū)的組織主要為貝氏體（板條貝氏體和粒狀貝氏體）、塊狀鐵素體和先共析鐵素體。在板條或塊狀鐵素體間或塊狀鐵素體的基體上存有MA島。造成這種鋼粗晶區(qū)韌性降低的主要因素是：
（1）MA組成物的相對(duì)量、尺寸和形態(tài)。Ma越多、尺寸過(guò)粗或過(guò)長(zhǎng)，以及分布不均勻等使脆化現(xiàn)象嚴(yán)重。
（2）有效晶粒尺寸或者說(shuō)母材的晶粒長(zhǎng)大傾向。隨著線(xiàn)能量的加大，不僅原奧氏體晶粒尺寸增大，而且二次結(jié)晶組織變粗、變大。板條鐵素體的減少以及塊狀鐵素體的增多成為粗晶區(qū)脆化的主要原因之一
