據悉，世界上石油和天然氣輸送管道正向大口徑和高壓力方向發展，管道的服役條件越來越苛刻，輸送介質越來越復雜，許多管道必須穿越人口稠密地區或沙漠和嚴寒等地帶，這就對管線鋼耐腐蝕性能提出了更高的要求。現實中，管道腐蝕不僅可能會造成管道穿孔，引起石油和天然氣等輸送物質的泄漏，而且還可能會帶來由于維修所產生的材料和人力上的浪費，尤其是天然氣管道會因腐蝕引起爆炸，造成環境污染和威脅人身安全。因此，腐蝕是影響管道輸送系統可靠性及使用壽命的關鍵因素。

　　目前，世界上抗HIC（氫致裂紋）管線鋼大規模應用的供貨級別為X65，最高級別為X70，并在墨西哥1條天然氣管道上使用。由于抗HIC管線鋼服役風險高和生產難度大，世界范圍只有歐洲鋼管、德國迪林根、日本新日鐵和JFE等少數鋼鐵企業能夠大批量、穩定生產抗HIC管線鋼。國內重點鋼廠都進行了抗HIC管線鋼的工業試制和批量生產。

　　由于抗HIC管線鋼是石油天然氣用鋼中性能要求等級最高、生產難度最大的鋼種，其對鋼水潔凈度和連鑄坯中心偏析的控制要求極高，所以抗HIC管線鋼開發對煉鋼工藝有非常嚴格的要求，在控制硫含量方面接近極限控制，對于連鑄坯中心偏析的要求也非常苛刻。下面從抗HIC管線鋼的腐蝕機理出發，分析不同合金元素和非金屬夾雜物對抗HIC管線鋼性能的影響，并分析日本新日鐵住金公司和歐洲鋼管抗HIC管線鋼的煉鋼工藝流程和技術開發實踐。
 

　　抗HIC管線鋼腐蝕機理分析

　　根據美國國家輸送安全局統計報告，美國輸氣干線和集氣管道的泄漏事故有74%由管道腐蝕所致，其中H2S腐蝕是管道腐蝕的主要形式之一。依據美國腐蝕工程師協會（NACE）定義，在含有水和H2S的天然氣中，當H2S分壓不小于0.3kPa時，則為酸性環境。為此，抗HIC管線鋼及鋼管是高性能石油和天然氣輸送鋼管發展的重要方向。

　　HIC成因為氫離子落在MnS和（Nb，Ti）（C，N）等非金屬夾雜物表面，在H2S的酸性環境下，氫離子在陽極獲得電子而變成氫原子，然后滲入到鋼中。鋼中的非金屬夾雜物與鋼的基體之間因膨脹系數各異而產生不連續性，在熱加工后經過冷卻就會形成顯微孔洞。氫原子將在這些顯微孔洞內析出。這種原子態的氫在鋼中處于不穩定狀態，最終都將生成氫分子，當微孔中氫分子的壓力超過鋼的強度極限時就產生裂紋。這些裂紋的形成與擴展最終使材料發生開裂，如果氫分子在金屬材料表面聚集，則形成氫致鼓泡。

　　抗HIC管線鋼成分體系設計理念

　　合金元素對管線鋼抗HIC腐蝕性能的影響。對HIC較敏感的元素有碳、硫、錳、磷、鈣、銅和鉬。由于化學成分對管線鋼抗HIC能力的影響，世界上對不同級別抗HIC石油和天然氣輸送鋼管的化學成分在ISO3183-2007《石油天然氣工業--管道輸送系統用鋼管》中已有明確的要求，以下對各種元素的具體作用進行分析：

　　1）碳。隨著碳含量的增加，管線鋼抗HIC敏感性增加，碳含量和碳當量的增加會使鋼在熱軋時生成對氫致鼓泡最為敏感的馬氏體組織。因此，降低碳含量和碳當量可以提高管線鋼的抗HIC能力。

　　2）硫和鈣。硫能促進HIC生成，其與錳生成的MnS夾雜物是HIC最易成核的位置；添加鈣可以改變MnS夾雜物的形態，使之成為分散的球狀體，從而提高管線鋼的抗HIC能力。

　　3）錳。管線鋼中加入適量的錳可提高鋼的淬透性，彌補低碳造成的強度下降。而錳和磷的偏析會引起對HIC敏感的帶狀組織形成，因而增加錳含量會導致更多帶狀組織生成，從而使管線鋼抗HIC敏感性增加。

　　4）銅。銅對提高管線鋼抗HIC的作用明顯，在NACE-B溶液中，隨著銅含量的增加，管線鋼抗HIC敏感性明顯減小。但在pH<4.5的H2S環境中，銅的鈍化膜不再形成，這時銅阻止HIC的作用消失。

　　5）鉬。加入鉬能降低相變溫度，抑制塊狀鐵素體的形成，促進針狀鐵素體的轉變。在提高鋼強度的同時可降低韌脆轉變溫度，提高抗HIC能力。

　　6）微合金元素。在管線鋼中加入鈮、釩和鈦等微合金元素可有效阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒，增強管線鋼抗HIC能力。