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鍵。探討了影響抗氫致裂紋（HIC）性能的介質與材料因素，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ISO3183標準，采用浸入法，在實驗室冶煉7爐1 t鋼錠，經過鍛造、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 介質因素

1） pH值。大量的研究結果表明，在pH為1～6的范圍內，氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低，當pH＞6時，則不發生氫鼓泡［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，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才能產生效果。

連鑄圓管坯低倍組織主要由3個區組成：靠外表層的等軸細晶區、像樹枝狀的晶體組成的柱狀晶區、中心是粗大的的等軸晶區 

連鑄圓坯的低倍組織缺陷對管坯的加工性能、力學性能和鋼管質量產生很大的影響。常見的低倍組織缺陷有：管坯皮下氣泡、疏松、縮孔、皮下裂紋、中心裂紋、組織偏析等。 

管坯的皮下氣泡：存在連鑄坯表面的附近，形態為橢圓形。一般認為鋼水脫氧不足是管坯皮下氣泡產生的主要原因。一般需要對保護渣、鐵合金、鋼包、中間包進行烘烤、注流采用保護澆注。對于要求更高的鋼種，還要采用爐外精煉的方法對鋼水進行脫氣。存在皮下氣泡的連鑄圓管坯，在加熱爐加熱時氣泡內表面會被氧化，軋后無法焊合就會形成鋼管表面缺陷。 

管坯皮下裂紋：存在于連鑄圓管坯的柱狀晶區和表面細晶區過渡附近。距離管坯表面3～10 mm。只要此裂紋不貫通到外表面，就不會被氧化，在軋制壓力的作用下會焊合。一般不會產生嚴重的表面質量。 

中間裂紋和中心裂紋：存在于連鑄圓坯的柱狀晶區，一般來講中間裂紋的方向和柱狀晶的方向是一致的。有研究表明，連鑄管坯的中間裂紋和中心裂紋是造成無縫鋼管內折的主要原因。穿孔時，管坯在軋輥和導向工具所組成的橢圓孔型中受到反復拉壓應力的作用，其中間裂紋或中心裂紋得到擴張或氧化，產生鋼管內折。連鑄圓坯的中心裂紋或者中間裂紋擴張以后而形成的鋼管內折，一般較深，常常會造成鋼管廢品。 

管坯的疏松與縮孔：存在于管坯中心部分的等軸晶區內。管坯疏松是因為鑄坯在凝固過程中超前的晶粒作用，液態金屬運動基于向凝固方向冷卻產生收縮受到阻礙，或者由管坯液態部分下沉的晶粒妨礙鑄坯的補縮形成。當疏松達到一定程度的時候，鑄坯就會出現縮孔。其分布狀態在管坯中不連續。分布密度比較均勻、彌散度較高的連鑄管坯中心疏松，對斜軋穿孔過程不但沒有危害，反而是有利的。北京科技大學朱景清教授通過實驗已經證明該點。并且，在頂頭鼻部前端有一個5 mm的金屬帶，此金屬將開裂的管坯中心與頂頭分開，從而避免了內折和裂紋的缺陷。 

管坯的偏析：包括組織偏析、成分偏析和結晶區域偏析等。存在穿晶的連鑄管坯必須報廢，不允許投放軋管。

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、結構用無縫管(GB/T8162-2008)是用于一般結構和機械結構的無縫管。

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)是用于制造各種結構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質碳素結構鋼熱軋和冷拔(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質碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫管。

5、化肥設備用高壓無縫管(GB6479-2000)是適用于工作溫度為-40~400℃、工作壓力為10~30Ma的化工設備和管道的優質碳素結構鋼和合金鋼無縫管。

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、地質鉆探用鋼管(YB235-70)是供地質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，車絲管用接頭聯結，不車絲管用對焊的方法與工具接頭聯結。

10、船舶用碳鋼無縫管(GB5312-85)

• 中國船級社材料與焊接規范——中國船級社(CCS)

• 挪威船級社(DNV)規范——挪威船級社(DNV)

• 英國勞氏船級社(LR)規范——英國勞氏船級社(LR)

• 德國勞埃德船級社(GL)規范——德國勞埃德船級社(GL)

• 美國船級社(ABS)規范——美國船級社(ABS)

• 法國船級社(BV)規范——法國船級社(BV)

• 意大利船級社(RINA)規范——意大利船級社(RINA)

• 日本船級社(NK)規范——日本船級社(NK)

• 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動橋橋殼軸管用的優質碳素結構鋼和合金結構鋼熱軋無縫管。 12、柴油機用高壓油管(GB3093-86)是制造柴油機噴射系統高壓管用的冷拔無縫管。 13、液壓和氣動缸筒用精密內徑無縫管(GB8713-88)是制造液壓和氣動缸筒用的具有精密內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)是用于機械結構、液壓設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構或液壓設備等，可以大大節約機械加工工時，提高材料利用率，同時有利于提高產品質量。 15、結構用不銹鋼無縫管(GB/T14975-2002)是廣泛用于化工、石油、輕紡、醫療、食品、機械等工業的耐腐蝕管道和結構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構件、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，有較大的抗彎抗扭能力，可以大大減輕結構重量，節約鋼材。 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等優質碳結鋼16Mn、5MnV等低合金結構鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合結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。 在上海浦營商貿經營無縫管的多年中，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或熱處理狀態交貨;冷軋以熱以熱處理狀態交貨。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。 用優質碳素結構鋼熱軋或冷軋(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。熱軋以熱軋狀態交貨、冷軋(撥)以熱處理狀態交貨。