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(yán)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(rèn)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(guó)內(nèi)外對(duì)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(duì)抗硫無縫管線管的研制作一討論。

1 試驗(yàn)方法
        根據(jù)ISO3183標(biāo)準(zhǔn)，采用浸入法，在實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算3個(gè)參量（裂紋長(zhǎng)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(dāng)pH＞6時(shí)，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(shí)CLR ，氫鼓泡的敏感性 于25℃時(shí)，升溫使腐蝕反應(yīng)及氫擴(kuò)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(shí)間。試驗(yàn)采用96 h作為對(duì)比，一般情況下隨試驗(yàn)時(shí)間的增加，腐蝕程度趨向嚴(yán)重。

2.2 材料因素

2.2.1 化學(xué)成分的影響
在實(shí)驗(yàn)室冶煉了一輪根據(jù)不同級(jí)別設(shè)計(jì)的鋼種，具體成分見表1，并對(duì)其進(jìn)行HIC浸泡試驗(yàn)。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(biāo)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(hù)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(jìn)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。

根據(jù)對(duì)自動(dòng)軋管機(jī)軋后鋼管的解剖分析，認(rèn)為穿孔毛管經(jīng)自動(dòng)軋管機(jī)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(dòng)軋管機(jī)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(yán)重程度，直接影響軋后鋼管壁厚不均的存在形式和嚴(yán)重程度。②在自動(dòng)軋管機(jī)上軋管時(shí)，因頂桿彎曲，使頂頭位置偏離孔型中心而導(dǎo)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(shí)頂桿的軸向力，對(duì)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(yán)重，減壁量較小時(shí)，自動(dòng)軋管機(jī)有減小穿孔毛管壁厚不均的作用。④孔型調(diào)整不正確，當(dāng)輥縫不平行時(shí)，會(huì)使荒管的壁厚不均加劇。 

包鋼無縫鋼管廠對(duì)Φ400mm自動(dòng)軋管機(jī)組，穿孔、二次穿孔（延伸）、自動(dòng)軋管和均整4個(gè)軋制過程的荒管實(shí)測(cè)壁厚數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)工具設(shè)計(jì)，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(zhǎng)頂頭均整帶的長(zhǎng)度和反錐的長(zhǎng)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(shí)雖會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的對(duì)稱性壁厚不均，但對(duì)減輕螺旋形的壁厚不均有一定的作用。因此，軋管時(shí)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(duì)稱性壁厚不均，但對(duì)螺旋形壁厚不均的作用甚小，因此，應(yīng)提高均整機(jī)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(jī)組管體壁厚不均的研究。