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，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。

高壓鍋爐鋼管：主要用來制造高壓及其以上壓力的蒸汽鍋爐管道等用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管、這些鍋爐管經(jīng)黨處于高溫和高壓下工作、管子在高溫煙氣和水蒸汽的作用下還會發(fā)生氧化和腐蝕，因此要求鋼管有高的持久強度、高的抗氧化性能，并具有良好的組織穩(wěn)定性，采用鋼號有：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG；合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等；有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb。高壓鍋爐管除保證化學成分和機械性能外，要逐根做水壓試驗，要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。此外，對成品鋼管顯組織、晶粒度、脫碳層也有一定要求。

地質(zhì)鉆探及石油鉆控用無縫鋼管：為探明地下巖層結(jié)構(gòu)、地下水、石油、天然氣及礦產(chǎn)資源情況，利用鉆機打井，石油、天然氣開采更離不開打井，地質(zhì)鉆控用石油鉆探用無縫鋼管是鉆井的主要器材，主要包括巖芯外管、巖芯內(nèi)管、套管、鉆桿等。由于鉆探用管要深入到幾千米地層深度工作，工作條件極為復雜，鉆桿承受拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)和不均衡沖擊載荷等應力作用，還要受到泥漿、巖石磨損，因此，要求管材必須具有足夠的強度、硬度、耐磨性和沖擊韌性，鋼管用鋼用“DZ”（地質(zhì)的漢語拼音字頭）加數(shù)字一代表鋼屈服點表示，常用的鋼號有DZ45的45MnB、50Mn；DZ50的40Mn2、40Mn2Si；DZ55的40Mn2Mo、40MnVB；DZ60的40MnMoB、DZ65的27MnMoVB。鋼管都以熱處理狀態(tài)交貨。

石油裂化管：用于石油煉廠的爐管、熱交換器管和管道用無縫管。常用優(yōu)質(zhì)碳素鋼（10、20）、合金鋼（12CrMo、15CrMo）、耐熱鋼（12Cr2Mo、15Cr5Mo）、不銹鋼（1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti）制造。鋼管除得證化學成分和各種機械性能外，還要保證水壓、壓扁、擴口等試驗，及表面質(zhì)量和無損檢驗。鋼管在熱處理狀態(tài)下交貨。

不銹鋼管：用各種不銹鋼熱軋，冷軋的不銹鋼管，廣泛應用于石油、化工設備管道和各種用途的不銹鋼結(jié)構(gòu)零件，除應保證化學成分和機械性能，凡用作承受流體壓力的鋼管要保證水壓試驗合格。各種專用鋼管要按規(guī)定保證條件。

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，軋管時應軋制兩道，道次之間應將荒管翻轉(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。