第36卷第2期 北京科技大学学报 Vol.36 No.2 2014年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2014 含Cr管线钢的力学性能和耐蚀性能 许立宁)四，朱金阳”，谢云”，张玉楠”，常炜”，路民旭” 1)北京科技大学新材料技术研究院，北京1000832)中海石油研究总院，北京100027 ☒通信作者，E-mail:xulining(@usth.edu.cn 摘要基于国内油气工业管线应用需要，采用控轧控冷工艺，研制了强韧性匹配优良的2%C低合金管线钢，并测试了其组 织和力学性能.以针状铁素体和多边形铁素体为主的含2%C:管线钢具有良好的强韧性组合.采用高温高压冷凝釜模拟湿气 管线中的C0,顶部腐蚀环境试验方法，研究含2%C低合金管线钢的抗C02顶部腐蚀性能.相较于传统管线钢，添加2%C 后，其CO,腐蚀产物膜是一层连续、致密的富Cr胶泥状非晶态产物膜，从而提高了其抗CO,顶部腐蚀性能. 关键词管线钢：力学性能；腐蚀；铬：二氧化碳 分类号TG174.2 Mechanical properties and corrosion behavior of Cr containing pipeline steel XULi-ning),ZHU Jin-yang”,XIE Yun”,ZHANG Yu-nan”,CHANG Wei,LU Min-x” 1)Institute of Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Research Institute,China National Offshore Oil Corp.,Beijing 100027,China Corresponding author,E-mail:xulining@ustb.edu.cn ABSTRACT Based on the need for pipeline steel in the oil and gas industry of China,a novel 2%Cr pipeline steel with good matched strength and toughness was developed through a reasonable thermomechanical control process (TMCP).Its mechanical proper- ties and microstructure were studied preliminarily and the results show that the 2%Cr pipeline steel mainly containing acicular ferrite and a few polygonal ferrites has a better combination of strength and toughness.The corrosion resistance of the 2%Cr pipeline steel was evaluated in the CO2 top-of-the-ine corrosion environment in submarine wet gas pipelines which was simulated with a high temperature and high pressure condensation autoclave.Compared with traditional pipeline steel,adding 2%Cr makes obvious changes of corrosion behavior and a continuous and compact amorphous film with Cr enrichment forms,thus improving its CO corrosion resistance. KEY WORDS pipeline steel:mechanical properties;corrosion:chromium:carbon dioxide 现阶段，我国陆上油气田开采逐渐进入中后期， 部腐蚀-).目前，石油天然气工业中所使用的管线 天然气中水含量和酸性气体含量越来越高，对天然 钢基本都是C-M系管线钢，因其成本低和力学性 气集输管线构成了严峻的顶部腐蚀威胁，这逐渐成 能好而得到了广泛使用.但是，这种钢的抗C02腐 为影响天然气输送安全的难题而引起广泛关注.由 蚀性能较差，管道因CO2腐蚀而导致穿孔、失效的 于天然气在采出后一般呈饱和湿气状态，如果未经 事故也频频出现，造成了严重的经济损失.虽然 完全脱水而进入集输管线，当管道与外部环境发生13C马氏体不锈钢和22Cr双相不锈钢具有理想的 热交换而使管壁温度低于内部水蒸气的露点温度 抗C02腐蚀性能，但这类不锈钢材料价格昂贵，一 时，湿气中的水蒸气就会在管道内壁上产生冷凝并 次性投资成本太大，无法在油气田中广泛使用问 在管道顶部形成一层薄液膜，天然气中的C02、H,S 因此，研究开发经济型的高强度抗C02腐蚀管线 等酸性气体溶解在其中后就会导致输气管线产生顶 钢，对于降低油气田中湿气管线的顶部腐蚀危害，实 收稿日期：2012-1202 基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2012BAK13B04) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.02.010:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 2 期 2014 年 2 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 2 Feb． 2014 含 Cr 管线钢的力学性能和耐蚀性能 许立宁1) ，朱金阳1) ，谢 云1) ，张玉楠1) ，常 炜2) ，路民旭1) 1) 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083 2) 中海石油研究总院，北京 100027  通信作者，E-mail: xulining@ ustb． edu． cn 摘 要 基于国内油气工业管线应用需要，采用控轧控冷工艺，研制了强韧性匹配优良的 2% Cr 低合金管线钢，并测试了其组 织和力学性能． 以针状铁素体和多边形铁素体为主的含 2% Cr 管线钢具有良好的强韧性组合． 采用高温高压冷凝釜模拟湿气 管线中的 CO2 顶部腐蚀环境试验方法，研究含 2% Cr 低合金管线钢的抗 CO2 顶部腐蚀性能． 相较于传统管线钢，添加 2% Cr 后，其 CO2 腐蚀产物膜是一层连续、致密的富 Cr 胶泥状非晶态产物膜，从而提高了其抗 CO2 顶部腐蚀性能． 关键词 管线钢; 力学性能; 腐蚀; 铬; 二氧化碳 分类号 TG 174. 2 Mechanical properties and corrosion behavior of Cr containing pipeline steel XU Li-ning1)  ，ZHU Jin-yang1) ，XIE Yun1) ，ZHANG Yu-nan1) ，CHANG Wei2) ，LU Min-xu1) 1) Institute of Advanced Materials and Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Ｒesearch Institute，China National Offshore Oil Corp． ，Beijing 100027，China  Corresponding author，E-mail: xulining@ ustb． edu． cn ABSTＲACT Based on the need for pipeline steel in the oil and gas industry of China，a novel 2% Cr pipeline steel with good matched strength and toughness was developed through a reasonable thermomechanical control process ( TMCP) ． Its mechanical proper￾ties and microstructure were studied preliminarily and the results show that the 2% Cr pipeline steel mainly containing acicular ferrite and a few polygonal ferrites has a better combination of strength and toughness． The corrosion resistance of the 2% Cr pipeline steel was evaluated in the CO2 top-of-the-line corrosion environment in submarine wet gas pipelines which was simulated with a high temperature and high pressure condensation autoclave． Compared with traditional pipeline steel，adding 2% Cr makes obvious changes of corrosion behavior and a continuous and compact amorphous film with Cr enrichment forms，thus improving its CO2 corrosion resistance． KEY WOＲDS pipeline steel; mechanical properties; corrosion; chromium; carbon dioxide 收稿日期: 2012--12--02 基金项目: 国家科技支撑计划资助项目( 2012BAK13B04) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 02． 010; http: / /journals． ustb． edu． cn 现阶段，我国陆上油气田开采逐渐进入中后期， 天然气中水含量和酸性气体含量越来越高，对天然 气集输管线构成了严峻的顶部腐蚀威胁，这逐渐成 为影响天然气输送安全的难题而引起广泛关注． 由 于天然气在采出后一般呈饱和湿气状态，如果未经 完全脱水而进入集输管线，当管道与外部环境发生 热交换而使管壁温度低于内部水蒸气的露点温度 时，湿气中的水蒸气就会在管道内壁上产生冷凝并 在管道顶部形成一层薄液膜，天然气中的 CO2、H2 S 等酸性气体溶解在其中后就会导致输气管线产生顶 部腐蚀［1--3］． 目前，石油天然气工业中所使用的管线 钢基本都是 C--Mn 系管线钢，因其成本低和力学性 能好而得到了广泛使用． 但是，这种钢的抗 CO2 腐 蚀性能较差，管道因 CO2 腐蚀而导致穿孔、失效的 事故也频频出现，造成了严重的经济损失． 虽然 13Cr 马氏体不锈钢和 22Cr 双相不锈钢具有理想的 抗 CO2 腐蚀性能，但这类不锈钢材料价格昂贵，一 次性投资成本太大，无法在油气田中广泛使用［4--5］． 因此，研究开发经济型的高强度抗 CO2 腐蚀管线 钢，对于降低油气田中湿气管线的顶部腐蚀危害，实