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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。





它的流程是：管坯—檢驗—剝皮—檢驗—加熱—穿孔—酸洗—修磨—潤滑風干—焊頭—冷拔—固溶處理—酸洗—酸洗鈍化—檢驗—冷軋—去油—切頭—風干—內(nèi)拋光—外拋光—檢驗—標識—后到成品包裝。

  • 無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的長條鋼材。是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。

  • 從2006年至2008年，美國從中國進口的無縫鋼管增加了131.52%，金額增至約3.82億美元。2012年10月我國無縫鋼管產(chǎn)量是248萬噸。

  • 鋼管的使用是由1815年蘇格蘭的一位發(fā)明家為輸送燈火用煤氣而將槍筒連接起來才開始的。直到1885年孟內(nèi)斯曼兄弟才發(fā)明了由棒鋼直接生產(chǎn)無縫剛管的工藝。

  • 鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標，它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。

  • 在鋼管標準中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能。

  • 無縫鋼管無縫鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。圓環(huán)截面在承受內(nèi)部或外部徑向壓力時，受力較均勻，因此，絕大多數(shù)鋼管是圓管

 


尺寸

A、公稱尺寸：是標準中規(guī)定的名義尺寸，是用戶和生產(chǎn)企業(yè)希望得到的理想尺寸，也是合同中注明的訂貨尺寸。
B、實際尺寸：是生產(chǎn)過程中所得到的實際尺寸，該尺寸往往大于或小于公稱尺寸。這種大于或小于公稱尺寸的現(xiàn)象稱為偏差。
C、米重：每米重量=0.02466*壁厚*（外徑-壁厚）

偏差和公差

A、偏差：在生產(chǎn)過程中，由于實際尺寸難于達到公稱尺寸要求，即往往大于或小于公稱尺寸，所以標準中規(guī)定了實際尺寸與公稱尺寸之間允許有一差值。差值為正值的叫正偏差，差值為負值的叫負偏差。
B、公差：標準中規(guī)定的正、負偏差值值之和叫做公差，亦叫"公差帶"。
偏差是有方向性的，即以"正"或"負"表示；公差是沒有方向性的，因此，把偏差值稱為"正公差"或"負公差"的叫法是錯誤的。

交貨長度

交貨長度又稱用戶要求長度或合同長度。標準中對交貨長度有以下幾種規(guī)定：
A、通常長度（又稱非定尺長度）：凡長度在標準規(guī)定的長度范圍內(nèi)而且無固定長度要求的，均稱為通常長度。例如結(jié)構(gòu)管標準規(guī)定：熱軋（擠壓、擴）鋼管3000mm～12000mm；冷拔（軋）鋼管2000mmm～10500mm。
B、定尺長度：定尺長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)，是合同中要求的某一固定長度尺寸。但實際操作中都切出定尺長度是不大可能的，因此標準中對定尺長度規(guī)定了允許的正偏差值。
以結(jié)構(gòu)管標準為：
生產(chǎn)定尺長度管比通常長度管的成材率下降幅度較大，生產(chǎn)企業(yè)提出加價要求是合理的。加價幅度各企業(yè)不盡一致，一般為基價基礎(chǔ)上加價10%左右。
C、倍尺長度：倍尺長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)，合同中應(yīng)注明單倍尺長度及構(gòu)成總長度的倍數(shù)（例如3000mm×3，即3000mm的3倍數(shù)，總長為9000mm）。實際操作中，應(yīng)在總長度的基礎(chǔ)上加上允許正偏差20mm，再加上每個單倍尺長度應(yīng)留切口余量。以結(jié)構(gòu)管為例，規(guī)定留切口余量：外徑≤159mm為5～10mm；外徑>159mm為10～15mm。
若標準中無倍尺長度偏差及切割余量規(guī)定時，應(yīng)由供需雙方協(xié)商并在合同中注明。倍尺長度同定尺長度一樣，會給生產(chǎn)企業(yè)帶來成材率大幅度降低，因此生產(chǎn)企業(yè)提出加價是合理的，其加價幅度同定尺長度加價幅度基本相同。
D、范圍長度：范圍長度在通常長度范圍內(nèi)，當用戶要求其中某一固定范圍長度時，需在合同中注明。
例如：通常長度為3000～12000mm，而范圍定尺長度為6000～8000mm或8000～10000mm。
可見，范圍長度比定尺和倍尺長度要求寬松，但比通常長度加嚴很多，也會給生產(chǎn)企業(yè)帶來成材率的降低。因此生產(chǎn)企業(yè)提出加價是有道理的，其加價幅度一般在基價上加價4%左右。

壁厚不均

鋼管壁厚不可能各處相同，在其橫截面及縱向管體上客觀存在壁厚不等現(xiàn)象，即壁厚不均。為了控制這種不均勻性，在有的鋼管標準中規(guī)定了壁厚不均的允許指標，一般規(guī)定不超過壁厚公差的80%（經(jīng)供需雙方協(xié)商后執(zhí)行）。

橢圓度

在圓形鋼管的橫截面上存在著外徑不等的現(xiàn)象，即存在著不一定互相垂直的外徑和小外徑，則外徑與小外徑之差即為橢圓度（或不圓度）。為了控制橢圓度，有的鋼管標準中規(guī)定了橢圓度的允許指標，一般規(guī)定為不超過外徑公差的80%（經(jīng)供需雙方協(xié)商后執(zhí)行）。

彎曲度

鋼管在長度方向上呈曲線狀，用數(shù)字表示出其曲線度即叫彎曲度。標準中規(guī)定的彎曲度一般分為如下兩種：
A、局部彎曲度：用一米長直尺靠量在鋼管的彎曲處，測其弦高（mm），即為局部彎曲度數(shù)值，其單位為mm/m，表示方法如2.5mm/m。此種方法也適用于管端部彎曲度。
B、全長總彎曲度：用一根細繩，從管的兩端拉緊，測量鋼管彎曲處弦高（mm），然后換算成長度（以米計）的百分數(shù)，即為鋼管長度方向的全長彎曲度。
例如：鋼管長度為8m，測得弦高30mm,則該管全長彎曲度應(yīng)為：
0.03÷8m×=0.375%



根據(jù)對自動軋管機軋后鋼管的解剖分析，認為穿孔毛管經(jīng)自動軋管機軋制后，鋼管縱橫向壁厚不均的形式基本上保留了穿孔毛管壁厚不均的分布特征，即軋后鋼管仍具有螺旋狀的壁厚不均，而且橫向壁厚不均顯著增大。自動軋管機產(chǎn)生壁厚不均的原因是：①穿孔毛管壁厚不均的存在形式和嚴重程度，直接影響軋后鋼管壁厚不均的存在形式和嚴重程度。②在自動軋管機上軋管時，因頂桿彎曲，使頂頭位置偏離孔型中心而導致壁厚不均，其管中和管頭各橫截面上的壁厚和小壁厚位置幾乎固定不變；而管尾到管頭壁厚不均程度則逐漸增大，因此，減小頂桿殘余彎曲度，降低軋管時頂桿的軸向力，對減小壁厚不均程度有顯著作用。③減壁量越大，荒管壁厚不均越嚴重，減壁量較小時，自動軋管機有減小穿孔毛管壁厚不均的作用。④孔型調(diào)整不正確，當輥縫不平行時，會使荒管的壁厚不均加劇。 

包鋼無縫鋼管廠對Φ400mm自動軋管機組，穿孔、二次穿孔（延伸）、自動軋管和均整4個軋制過程的荒管實測壁厚數(shù)據(jù)進行了傅立葉變換，得出了壁厚不均的定量分析及其形成原因，并以此為基礎(chǔ)提出了改善鋼管壁厚不均的途徑：①二次穿孔（延伸）后荒管上的螺旋形壁厚不均的分布特征一直保留到成品管，因此改善二次穿孔（延伸）是改善成品管壁厚精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要措施是改進工具設(shè)計，提高頂桿和頂頭在旋轉(zhuǎn)過程中與軋制線的同心度。②改善穿孔后毛管的壁厚不均是重要環(huán)節(jié)，主要措施是提高管坯的加熱均勻性，提高定心孔的精度，加長頂頭均整帶的長度和反錐的長度，提高頂桿與頂頭在旋轉(zhuǎn)過程中與軋制線的同心度。③軋管時雖會產(chǎn)生嚴重的對稱性壁厚不均，但對減輕螺旋形的壁厚不均有一定的作用。因此，軋管時應(yīng)軋制兩道，道次之間應(yīng)將荒管翻轉(zhuǎn)90°。④均整過程能基本上對稱性壁厚不均，但對螺旋形壁厚不均的作用甚小，因此，應(yīng)提高均整機的能力。⑤傅立葉變換是研究斜軋過程壁厚不均的有效手段，這一方法也可用于其他鋼管生產(chǎn)機組管體壁厚不均的研究。 




天祥鋼管(安慶市分公司)是一家專業(yè)生產(chǎn) 熱鍍鋅方管的企業(yè)。近十年的發(fā)展，已形成集 熱鍍鋅方管生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的現(xiàn)企業(yè)。

我公司具有一批專業(yè)管理人才、技術(shù)人才，實行質(zhì)量管理，層層把關(guān)，精益求精。為客戶提供設(shè)計、生產(chǎn)、安裝等一條龍服務(wù)。設(shè)有專業(yè)人員為客戶提供跟蹤及周到的售后服務(wù)。多年的奮斗，使我公司已擁有雄厚的市場實力。我公司全體員工將以熱情的服務(wù)，合格的產(chǎn)品換來廣大客戶的信賴和支持。您的滿意就是我們z u i大的欣慰，歡迎各界人士到廠光臨指導。



（1）壓扁試驗 
  對外徑D＞22～400mm的鋼管須做壓扁試驗，平板間距離h值按下式計算。 
      h＝（1＋α）S/（α+S/D） 
式中 S ——— 鋼管壁厚，mm； 
   D ——— 鋼管外徑，mm； 
   α ——— 單位長度變形系數(shù)，優(yōu)質(zhì)碳鋼和合金鋼采用0.08；耐熱鋼采用0.07；不銹鋼采用0.09。 
  

（2）擴口試驗 
  壁厚≤8mm和外徑≤159mm的優(yōu)質(zhì)碳鋼和不銹鋼管須做擴口試驗。 
  

（3）水壓試驗 
  應(yīng)逐根進行試驗，試驗壓力P（MPa）按下式計算，但壓力不超過20MPa 
     P＝2×S×R/D 
式中 S ——— 鋼管公稱壁厚，mm； 
   D ——— 鋼管公稱外徑，mm； 
   R ——— 允許應(yīng)力，優(yōu)質(zhì)碳鋼和合金鋼為表2-7－4規(guī)定屈服點的80％；耐熱鋼和不銹鋼為規(guī)定屈服點的70％。 
  可用渦流檢驗或超聲波檢驗（等級C8）代替水壓試驗




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