石油/天然气管道

在石油天然气领域,钒为钢带来了满足要求的强度和低温韧性,使其适合于极具挑战性的应用,比如北极地区铺设的管线或酸性天然气输送管线。

天然气输送管线用钢取得了重大进展,因为强度的提高允许采用更大的压力,从而显著降低天然气输送的成本。提高强度对输油管线也很重要,能够减小管线壁厚,减轻管线重量,降低管线运输到铺设现场的成本。对于铺设在低温环境中的管线,钢必须能够抵抗低温脆性。所有钢都必须能够以尽可能高的速度焊接且不易产生氢致裂纹,即使在潮湿地区焊接也是。对于酸性天然气输送管线,钢必须能够抗硫化氢腐蚀。

钒被用在符合规范的钢种中,使它们具备各种不同的性能组合,从而适用于许多环境类型。

对于管线钢,除了石油天然气企业不断提高的强度、低温韧性和高速焊接能力等要求得到满足,炼钢和轧制工艺也取得了进展,在较低碳含量下可以不经过热处理即可达到高强度。初期的高强钢以正火态供货,钒和氮一起添加以起到细化晶粒和析出强化的效果。取代正火处理的特殊轧制工艺使得焊接性能改善的低碳钢可用于管线制造,但它们需要靠钒来使钢管保持强度,尤其是厚壁管线。

20世纪下半叶铺设的大多数重要管线都使用了钒钢,包括阿拉斯加输油管线、从俄罗斯北极地区通往西欧的跨欧洲天然气管线,以及从加拿大阿尔伯塔通往美国东部的北部边界天然气管线。

酸性天然气(含有硫化氢)带来了一个特殊的腐蚀问题,钒被用来补偿这些钢中因碳和锰含量较低而产生的强度损失。

其他有关应用还包括用正火态含钒高强钢板锻制和焊接而成的管道阀门和弯头,以及用正火钢或调质钢焊接制造的储油罐,它们依靠碳化钒析出而提高强度。