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無縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣。隨著硫化氫腐蝕問題的日益嚴重，抗硫無縫管線管的研制迫在眉睫，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，認為Cu、Ni的加入可以提高無縫管線管材料的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采的日益深入，開采條件復(fù)雜且處于含硫環(huán)境的油氣井越來越多，硫化氫腐蝕問題非常尖銳。近年來，國內(nèi)外對抗硫無縫管線管的需求不斷增加。無縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣，是采用無縫管生產(chǎn)方式制造的沒有焊縫的鋼管。本文擬對抗硫無縫管線管的研制作一討論。
1 試驗方法
根據(jù)ISO3183標準，采用浸入法，在實驗室冶煉7爐1 t鋼錠，經(jīng)過鍛造、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，將其浸入按標準規(guī)定配置的溶液中，96 h后取出并垂直軋向取截面，用金相法計算3個參量（裂紋長度率CLR、裂紋厚度率CTR、開裂敏感率CSR），以此來比較抗氫致裂紋（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pH＞6時，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CLR ，氫鼓泡的敏感性 于25℃時，升溫使腐蝕反應(yīng)及氫擴散速度加快，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） 時間。試驗采用96 h作為對比，一般情況下隨試驗時間的增加，腐蝕程度趨向嚴重。
2.2 材料因素
2.2.1 化學成分的影響
在實驗室冶煉了一輪根據(jù)不同級別設(shè)計的鋼種，具體成分見表1，并對其進行HIC浸泡試驗。從浸泡后的試樣表面觀察，B2、B6、B7的鼓泡面積明顯多于B9、B10，裂紋敏感性指標結(jié)果見表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B9、B10 鋼種則含有Cu、Ni。由此可見，Cu、Ni 的加入，使腐蝕產(chǎn)物在鋼的表面形成了保護膜，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。
無縫管的用途在無縫管的標準中有說明，明白無縫管標準也就明白無縫管的用途。
無縫管標準分類及用途概述：
1、結(jié)構(gòu)用無縫管(GB/T8162-2008)是用于一般結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)的無縫管。
2、流體輸送用無縫管(GB/T8163-2008)是用于輸送水、油、氣等流體的一般無縫管。
3、低中壓鍋爐用無縫管(GB3087-2008)是用于制造各種結(jié)構(gòu)低中壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷拔(軋)無縫管。
4、高壓鍋爐用無縫管(GB5310-2008)是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫管。
5、化肥設(shè)備用高壓無縫管(GB6479-2000)是適用于工作溫度為-40~400℃、工作壓力為10~30Ma的化工設(shè)備和管道的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼無縫管。
6、石油裂化用無縫管(GB9948-2006)是適用于石油精煉廠的爐管、熱交換器和管道無縫管。
7、地質(zhì)鉆探用鋼管(YB235-70)是供地質(zhì)部門進行巖心鉆探使用的鋼管，按用途可分為鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管等。
8、金剛石巖芯鉆探用無縫管(GB3423-82)是用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管的無縫管。
9、石油鉆探管(YB528-65)是用于石油鉆探兩端內(nèi)加厚或外加厚的無縫管。鋼管分車絲和不車絲兩種，車絲管用接頭聯(lián)結(jié)，不車絲管用對焊的方法與工具接頭聯(lián)結(jié)。
10、船舶用碳鋼無縫管(GB5312-85)
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中國船級社材料與焊接規(guī)范——中國船級社(CCS)
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挪威船級社(DNV)規(guī)范——挪威船級社(DNV)
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英國勞氏船級社(LR)規(guī)范——英國勞氏船級社(LR)
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德國勞埃德船級社(GL)規(guī)范——德國勞埃德船級社(GL)
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美國船級社(ABS)規(guī)范——美國船級社(ABS)
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法國船級社(BV)規(guī)范——法國船級社(BV)
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意大利船級社(RINA)規(guī)范——意大利船級社(RINA)
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日本船級社(NK)規(guī)范——日本船級社(NK)
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是制造船舶I級耐壓管系、Ⅱ級耐壓管系、鍋爐及過熱器用的碳素鋼無縫管。碳素鋼無縫管管壁工作溫度不超過450℃，合金鋼無縫管管壁工作溫度超過450℃。
11、汽車半軸套管用無縫管(GB3088-82)是制造汽車半軸套管及驅(qū)動橋橋殼軸管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無縫管。 12、柴油機用高壓油管(GB3093-86)是制造柴油機噴射系統(tǒng)高壓管用的冷拔無縫管。 13、液壓和氣動缸筒用精密內(nèi)徑無縫管(GB8713-88)是制造液壓和氣動缸筒用的具有精密內(nèi)徑尺寸的冷拔或冷軋精密無縫管。 14、冷拔或冷軋精密無縫管(GB3639-83)是用于機械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無縫管。選用精密無縫管制造機械結(jié)構(gòu)或液壓設(shè)備等，可以大大節(jié)約機械加工工時，提高材料利用率，同時有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。 15、結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫管(GB/T14975-2002)是廣泛用于化工、石油、輕紡、醫(yī)療、食品、機械等工業(yè)的耐腐蝕管道和結(jié)構(gòu)件及零件的不銹鋼制成的熱軋(擠、擴)和冷拔(軋)無縫管。 16、流體輸送用不銹鋼無縫管(GB/T14976-2002)是用于輸送流體的不銹鋼制成的熱軋(擠、擴)和冷拔(軋)無縫管。 17、異型無縫管是除了圓管以外的其他截面形狀的無縫管的總稱。按鋼管截面形狀尺寸的不同又可分為等壁厚異型無縫管(代號為D)、不等壁厚異型無縫管(代號為BD)、變直徑異型無縫管(代號為BJ)。異型無縫管廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件、工具和機械零部件。和圓管相比，異型管一般都有較大的慣性矩和截面模數(shù)，有較大的抗彎抗扭能力，可以大大減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約鋼材。 18、低溫管道用無縫鋼管(GB/T18984-2003)是用于-45℃～-195℃級低溫壓力容器管道以及低溫熱交換器管道用無縫鋼管。 一般用無縫管是用10、20、30、35、45等優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼16Mn、5MnV等低合金結(jié)構(gòu)鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合結(jié)鋼熱軋或冷軋制成的。10、20等低碳鋼制造的無縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無縫管用來制造機械零件，如汽車、拖拉機的受力零件。 在上海浦營商貿(mào)經(jīng)營無縫管的多年中，一般用無縫管要保證強度和壓扁試驗。熱軋鋼管以熱軋狀態(tài)或熱處理狀態(tài)交貨;冷軋以熱以熱處理狀態(tài)交貨。低中壓鍋爐用無縫管：用于制造各種低中壓鍋爐、過熱蒸汽管、沸水管、水冷壁管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管等。 用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋或冷軋(撥)無縫管。主要用10、20號鋼制造，除保證化學成分和機械性能外要做水壓試驗，卷邊、擴口、壓扁等試驗。熱軋以熱軋狀態(tài)交貨、冷軋(撥)以熱處理狀態(tài)交貨。
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1 化學成分分析
可以采用儀器分析法和化學分析法。用于化學分析的試樣分熔煉試樣、錠鉆屑試樣、管材試樣。熔煉試樣一般采用儀器分析法、管材成品試樣采用化學分析法和一起分析法。
常用的化學分析儀器主要是：紅外碳硫儀、直讀光譜儀、X射線熒光光譜儀等。
2 尺寸及外形檢測
檢查內(nèi)容主要包括：壁厚、外徑、長度、彎曲度、橢圓度、端口坡度及鈍邊角度和異形鋼管橫截面形狀等。
3 表面質(zhì)量檢測
人工肉眼檢查和無損探傷檢查。無損檢測的方法有很多，如：超聲波探傷、渦流探傷、磁粉探傷、漏磁探傷、電磁超聲波探傷和滲透探傷等。每種方法各有優(yōu)缺點。
適合檢測鋼管表面或者近表面：渦流探傷、磁粉探傷、漏磁探傷、滲透探傷。其中滲透探傷僅限于鋼管表面開口缺陷的檢查；磁粉探傷、漏磁探傷、渦流探傷僅僅限于鐵磁性材料檢查。渦流探傷對點狀缺陷比較敏感，其他探傷對裂紋敏感。而超聲波探傷對對鋼管表面檢測反應(yīng)比較迅速，對鋼管內(nèi)部定性分析尚存在一定的困難，并且超聲波檢查還受到鋼管的形狀和晶粒度的限制。
4 化學性能檢測
常溫或者一定溫度下的力學性能實驗（拉伸實驗、韌性實驗、硬度試驗），液壓試驗以及腐蝕試驗（晶間腐蝕試驗、抗氫開裂實驗-HIC、抗硫化物應(yīng)力開裂實驗-SSCC）。
5 鋼管工藝性能試驗
包括壓扁實驗、環(huán)拉實驗、擴口和卷邊實驗、彎曲實驗。
6 金相分析
包括低倍和高倍檢查。
7 石油專用管螺紋參數(shù)檢測
包括接箍紋檢測、管體螺紋檢測以及管體與接箍擰緊后的檢測
