一種原油儲運容器用耐腐蝕鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及原油儲運容器，尤其涉及一種制造原油儲運容器用的低合金耐腐蝕鋼 材料，同時兼顧該鋼材的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，腐蝕問題是制約石油石化及油氣運輸行業(yè)運行安全和經(jīng)營成本的重要障 礙，比如長距離原油輸送管道、陸地原油儲罐、大型油輪貨油艙等的腐蝕威脅了運輸?shù)陌?全。原油儲運容器的外壁一般為海洋大氣腐蝕或工業(yè)大氣腐蝕；容器內(nèi)壁則發(fā)生復雜的 油氣腐蝕，根據(jù)容器的位置不同可分為容器頂部氣相腐蝕、原油覆蓋位置腐蝕、容器底部腐 蝕。在氣相腐蝕部位以化學腐蝕為主，罐內(nèi)原油中揮發(fā)出的酸性氣體（硫化氫、氯化氫）， 和通過呼吸閥進入油罐的惰性氣體包括氧氣、二氧化碳、二氧化硫等在容器上凝結(jié)成酸性 溶液.導致嚴重的均勻腐蝕發(fā)生，且腐蝕產(chǎn)物容易產(chǎn)生剝離、脫落，使油品中摻入鐵銹等雜 質(zhì)，將造成煉油后續(xù)工序催化劑中毒，對成品油質(zhì)量造成不良影響。一般原油覆蓋位置由于 原油本身對鋼板有一定的保護作用，因此腐蝕較輕。在容器底部的腐蝕形態(tài)為點腐蝕，原因 之一是容器底部積聚了從原油中分離出的酸性鹽水，酸性鹽水中含有大量的富氧離子，成 為較強的電解質(zhì)溶液，產(chǎn)生了電化學腐蝕；另一個原因是原油中的固體雜質(zhì)和容器頂部腐 蝕產(chǎn)物大量沉積于底部，由于它們與儲油容器底板具有不同的電位，形成了腐蝕電池，產(chǎn)生 了電化學腐蝕。
[0003] 目前，針對上述腐蝕形態(tài)采取的主要措施有兩種，一種方法是增加鋼材的腐蝕裕 量，采用較厚規(guī)格的鋼板或鋼管，但這樣勢必增加結(jié)構(gòu)的重量和建造成本。另一種方法是在 鋼板的表面涂布導靜電耐蝕涂料，將鋼材與腐蝕環(huán)境進行隔離，但該方法存在建造工期長、 成本高等問題；另一方面，由于涂層本身有微孔，老化后又出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象，再加上施 工不良，產(chǎn)生針孔，裸露的金屬成為陽極，涂層形成大陰極而產(chǎn)生局部腐蝕電池，進而使涂 層遭到更嚴重的破壞，因此即使進行了涂裝，但也不能保證防腐效果。
[0004] 目前，國內(nèi)外針對上述腐蝕問題開展了相應的研究工作，如專利文獻1(公開號 CN1662668A)提供了一種原油油槽用鋼及其制造方法，其通過添加大量昂貴的耐蝕合金元 素的方法來提高鋼的耐蝕性，雖然具有一定效果，但是涉及的問題是材料的經(jīng)濟性較差，另 外該發(fā)明僅解決了原油槽內(nèi)壁的腐蝕，其發(fā)明鋼種對外壁的大氣腐蝕情況是否有改善未得 到體現(xiàn)。專利文獻2(公開號CN101389782A)提供了一種船舶用耐蝕鋼材，其在鋼種添加 適量W、Cr等元素來改善鋼的耐蝕性，但是該發(fā)明主要考慮的是鋼板在壓載海水環(huán)境下的 腐蝕，而貨油艙的腐蝕環(huán)境與壓載艙存在很大差別。專利文獻3(公開號CN101928886A) 中公開了一種貨油艙用耐蝕鋼，其特征為在C質(zhì)量百分比為0. 01~0. 2%的鋼中加入適量 Si、Mn、P、S和Ni、Cu、Cr，Ti，在該方法中，盡管可以在一定程度上提高鋼的耐腐蝕性，但是 在原油的儲運過程中，會有H2S等酸性氣體的揮發(fā)，而該專利文獻完全沒有考慮含有H2S的 情況下的腐蝕，且同樣未考慮到容器外壁的大氣腐蝕問題。因此，原油儲運容器的實際腐蝕 問題還有待進一步解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 解決上述存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種原油儲運容器用耐腐蝕鋼材，同 時提供該鋼材的生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供的耐腐蝕鋼不僅在干濕交替的油氣環(huán)境下具有優(yōu)異 的腐蝕性能，在大氣環(huán)境下同樣具有良好的耐蝕性。將該耐蝕鋼用于油氣儲運容器制造，可 有效提高銹層的致密程度，減緩剝離狀均勻腐蝕，提高整體服役壽命及可靠性。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種原油儲運容器用耐腐蝕鋼，含有 的成分及相應占有的質(zhì)量百分含量為：
[0007] C:0· 01 ~0· 4%、Si:0· 02 ~2· 0%、Μη:0· 05 ~2. 0%、S:芻 0· 01%、P:0· 02 ~ 0· 08%、Ni:0· 05 ~2. 0%、Cu:0· 05 ~2. 0%、Cr:0· 005 ~1. 0%、Sb:0· 01 ~0· 3%、Hf: 0· 005~0· 2%、Ti:蘭0· 2%、Nb:蘭0· 3%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0008] 同時，在各所述成分做配比選擇時，應滿足下述兩公式的值均在0. 5~0. 9范圍 內(nèi)：
[0009] Ca = (1-〇· 4665XCu) X (1- 0· 8491XP) X (1- 0· 1143XCr)
[0010] = (1 - 0. 2703XCu) X (1 - 0. 5831XHf) X (1 - 0. 7249XSb)
[0011] 上述兩公式中出現(xiàn)的化學元素符號，均代表該化學成分在所述耐腐蝕鋼中的質(zhì)量 百分含量。
[0012] 進一步講，C的含量優(yōu)選范圍是0· 02~0· 2%。
[0013] Μη的含量優(yōu)選范圍是0. 5~1. 6%。
[0014]Ρ的含量優(yōu)選范圍是0·02~0·04%。
[0015]Hf的含量優(yōu)選范圍是0. 008~0. 15%。
[0016] 本發(fā)明還提供一種原油儲運容器用耐腐蝕鋼的制備方法，包括如下步驟：
[0017]1)轉(zhuǎn)爐冶煉：采用低S煉鋼原料，入爐鐵水的硫含量為0. 003wt%~0. 030wt%;采 用以質(zhì)量百分含量計為：（10%~50%) Si-(1%~10%) Ca-(1%~10%) RE-(5%~20%) A1-余量Fe的脫氧劑進行脫氧、脫硫冶煉；冶煉過程中控制爐渣堿度在2. 0~3. 0之間，出 鋼目標溫度1650~1700°C ;
[0018] 2)LF爐精煉
[0019]3)連鑄：以過熱度小于15°C連續(xù)澆鑄，拉坯速度控制在0. 8~1. Om/min內(nèi)；
[0020] 4)鑄坯加熱：鑄坯加熱至1000°C~1200°C進行單向奧氏體化；
[0021] 5)乳制：乳制分為粗乳-精乳，粗乳開乳溫度在1000°C~1150°C，在奧氏體再結(jié) 晶區(qū)總壓下量大于40%，粗乳終乳溫度多980°C;精乳開乳溫度< 950°C，精乳終乳溫度在 750 ~840 °C。
[0022] 步驟1)中，脫氧劑加入方式為出鋼前爐內(nèi)按1. 5kg/t加入，包內(nèi)按2.Okg/t加入。
[0023] 步驟2)中，LF爐精煉采用底吹氬氣，底吹氬氣流量為0. 005~0. 01Nm3/min·t。
[0024] 步驟3)中，連鑄采用全保護澆注，保證長水口與鋼包出鋼口接觸部分無殘鋼，密 封墊圈為3~6mm，中間包液面波動小于深度的1/4,過熱度小于15°C，同時拉還速度控制在 0· 8 ~1.Om/min內(nèi)。
[0025] 步驟5)中，乳制前先在鋼坯表面噴水表冷，表層的噴水冷卻速率控制在10~ 15°C /s ;精乳終乳后鋼板進行水冷，冷卻速度為5~15°C /s，終冷溫度為500°C~580°C。
[0026]本發(fā)明制造一種具有優(yōu)異的耐大氣腐蝕和耐干濕交替酸性油氣腐蝕的鋼材，可有 效減少均勻腐蝕和固態(tài)腐蝕殘渣的形成與剝離，提高原油運輸容器的整體服役壽命及可靠 性。
[0027]本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書中變得顯而易見， 或者通過實施本發(fā)明而了解。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合優(yōu)選實施例來具體描述本發(fā)明。
[0029]從化學成分的角度講，本發(fā)明提供的一種原油儲運容器用耐腐蝕鋼材，以質(zhì)量 百分比計，所述成分及含量為：C:0.01~0.4%、Si:0.02~2.0%、Mn:0.05~2.0 %、 S芻 0· 01%、P:0· 02 ~0· 08%、Ni:0· 05 ~2. 0%、Cu:0· 05 ~2. 0%、Cr:0· 005 ~1. 0%、 Sb:0· 01 ~0· 3%、Hf:0· 005 ~0· 2%、Ti芻 0· 2%、Nb芻 0· 3%，其余為Fe和不可避免的 雜質(zhì)。
[0030]現(xiàn)對本發(fā)明中所述耐腐蝕鋼各化學成分范圍（以質(zhì)量百分比計）選取的理由進行 詳細說明：
[0031] C是提高鋼材強度的元素，本發(fā)明中為了獲得所需要的強度，C含量需要在0.01%以上，但是當其含量超過0. 4%時，會使鋼的韌性和焊接性降低，因此，C的范圍宜取0. 01~ 0. 4%。為了同時兼顧強度和韌性，C的優(yōu)選范圍是0. 02~0. 2%。
[0032] Si是通常采用的脫氧元素，而且能提高鋼的強度。為了確保脫氧效果和所需要的 強度，Si含量需要在0. 02%以上，但是當其含量超過2. 0%時，同樣會使鋼的韌性和焊接性 變差，因此，Si的含量在0. 02~2. 0%。
[0033] Μη同樣是提高鋼強度的元素，本發(fā)明中為了獲得所需要的強度，Μη含量需要在 0. 05%以上，但是當其含量超過2. 0%時，會使鋼的韌性和焊接性降低，因此，Μη的范圍是 0. 05~2. 0%。為了在確保強度的同時，抑制使耐蝕性變差的夾雜物形成，優(yōu)選為0. 5~ 1. 6%的范圍。
[0034]S是鋼中不可避免存在的有害元素，會形成MnS夾雜物，作為大氣環(huán)境下和酸性 介質(zhì)中腐蝕的起點，而且S的存在會降低鋼的韌性和焊接性，因此，其含量要盡可能地減 少，特別是S含量超過0.01 %時，會增加容器頂部易剝落的腐蝕淤渣的生成量，且導致鋼 的耐局部腐蝕性能降低，但是作為合金鋼元素之一又是避免不了的，所以S的含量應在 0. 01%以下。另外，當S含量低于0. 002%時會導致鋼的成本增加，因此優(yōu)先選擇的下限為 0.002%，上限為 0.01%。
[0035] 本發(fā)明的P在0.