本发明专利技术公开了一种高强度抗腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：C：≤0.1％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.1～5％，Cr：16.5～25.0％，Ni：8.0～20.0％，Mo：0.1～5％，Al：0.01～0.10％，Cu：0.30～0.45％，N：0.01～0.3％，RE：0.05～0.10％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明专利技术还公开了由本发明专利技术的任意一种不锈钢制得的不锈钢油套管。本发明专利技术又公开了一种不锈钢油套管的制造方法，其包括步骤：1)冶炼和铸造得到管坯；2)将管坯加热；3)制管；4)热处理及5)冷轧。本发明专利技术的高强度抗腐蚀不锈钢及不锈钢油套管的抗CO2腐蚀性能和抗酸化液腐蚀性能好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢材，尤其涉及一种不锈钢材。本专利技术还涉及了一种由该不锈钢 材制成的油套管及其制造方法。
技术介绍
油管是石油、天然气开采过程中用于将石油或天然气从储层输送至地面的管道， 套管位于油管外侧，其起到支撑地层、保护油管的作用。由于储层中往往含有高浓度的h2s、 co2，除了要求油管和套管均具有相应的强度、冲击性能之外，还要求两者具有一定的抗h2s/ 〇)2腐蚀性能。近年来，随着高腐蚀性油气田开采的不断深入，对油、套管的抗h2s、co2腐蚀 性能产生了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度抗腐蚀不锈钢，该不锈钢的强度高，并且具有 优异的抗〇) 2腐蚀性能和抗酸化液腐蚀性能。此外，该高强度抗腐蚀不锈钢还具备优良的 焊接性能。 为了实现上述目的，本专利技术提出了一种具有高强度抗腐蚀不锈钢，其化学元素质 量百分比含量为：C0.1%, Si:0.1 ~0.5%， Mn:0.1 ~5%， Cr:16. 5 ~25. 0%，Ni：8.0-20.0% Mo:0.1 ~5%， A1 :0? 01 ~0? 10%， Cu:0? 30 ~0? 45%， N:0.01 ~0.3% RE:0? 05 ~0? 10%， 余量为Fe和其他不可避免的杂质。 本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中的各化学元素的设计原理为： 碳：C的添加可以有效地提高钢种的强度，但是，C含量过高容易使得合金元素碳 化物在晶界析出，造成晶界局部贫Cr区的出现，从而导致钢种力学性能和抗腐蚀性能的下 降。对于本专利技术的技术方案而言，C为残留元素，其应当被控制得越低越好，然而，将C含量 控制得无限低则会大大地增加生产成本。因此，将本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中的 C含量设定为< 0.lwt. %。 硅：Si是有效的脱氧剂。为了提高钢种的强度，需要添加一定量的Si元素，但是， 过多的Si会造成钢材韧性的降低，同时，还容易导致钢材中的0相等有害第二相的析出。 鉴于此，在本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中，将Si含量的下限设计为0.lwt. %，并将 其上限设计为0. 5wt. %。 锰:Mn是奥氏体的形成元素，其能够提高钢中N的溶解度从而提高钢种强度和韧 性。另外，Mn也是有效的脱氧剂，其能够起到脱S的作用。可是，过多的Mn也会促进碳化 物的形成，从而降低钢种的韧性和耐腐蚀性。为此，将本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中 的Mn的含量设定为0. 1~5wt. %。 铬：添加Cr能够大幅地提高钢种的抗局部腐蚀能力和均匀腐蚀能力，但是，过高 的Cr将会造成高温铁素体或〇相等有害第二相的形成，该第二相的存在将会导致钢种抗 酸化性能及抗SCC性能的下降。由此，需要将本专利技术的高强度抗腐蚀不锈钢中的Cr含量设 定为 16. 5 ~25.Owt. %。 镍：Ni是奥氏体的形成元素，其能够提高钢种的抗SCC性能及抗局部腐蚀性能，但 是，过高含量的Ni不仅会降低钢种的加工硬化性能，还会大幅度地提高钢种成本。因此，将 本专利技术中的Ni的质量百分含量控制为8. 0~20. 0%。 钼：M〇能够有效地提高钢种在高cr环境中的抗点蚀、抗缝隙腐蚀性能和抗SCC性 能。但是，Mo是铁素体形成元素，含量过多的Mo将导致高温铁素体或〇相等有害第二相 的形成，第二相的存在将导致钢种抗点蚀性能及抗SCC性能的下降。基于本专利技术的技术方 案，应当将Mo含量控制为0. 1-5.Owt. %。 铝：A1是有效的脱氧剂，其是炼钢过程中难以避免的合金元素。在本专利技术的技术 方案中，一旦A1的含量超过0. 10wt. %将会破坏钢种的韧性和热加工性。因此，本专利技术所述 的高强度抗腐蚀不锈钢中的A1含量需要设定在0. 01~0. 10wt. %范围之间。 铜：向钢中添加Cu元素有助于提高钢种的抗腐蚀性能。此外，Cu也是奥氏体的形 成元素。然而，过高的Cu含量会降低钢种的加工硬化性能。为此，本专利技术的高强度抗腐蚀 不锈钢中的Cu的质量百分含量需要控制为0. 30 %~0. 45%。 氮：N的添加能够改善钢种的抗腐蚀性能，同时，N还能够抑制〇相等有害相的析 出。然而，过高的N将会导致铸锭中产生气孔等缺陷，同时，还有可能导致其他有害相的析 出。故而，在本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中的N的含量控制为0. 01~0. 30wt. %。 稀土元素：RE的添加能够有效地提高钢种的韧性。对于本专利技术的技术方案来说， 当稀土元素RE含量超过0. 10wt. %时，贝I」会降低钢种的焊接性能。由此，在本专利技术所述的高 强度抗腐蚀不锈钢中，稀土元素RE的含量控制在0. 05%~0. 10%范围之间。 本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中的不可避免的杂质元素主要为P和S，这两 种杂质兀素需要控制得越低越好。 进一步地，本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢还具有0 <Nb彡0.lwt%，0 <V彡0?lwt%和0 <Ti彡0?lwt%的至少其中之一。Nb、V、Ti与C、N具有强烈的结合能力，Nb、V、Ti能够与C、N形成各自的碳化物、氮 化物或碳氮化物，此类化合物有助于提高钢种的力学性能。另外，Ti还能够增强钢种的抗腐 蚀性能。但是，就本专利技术的技术方案来说，一旦Nb、V、Ti其中之一的含量超过0.lwt. %时， 就会使得析出相的颗粒粗大，并且使得钢中的氧化物夹杂增多，反而破坏了钢材的强度；同 时，还会降低钢种的焊接性能。故而，本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中的Nb、V、Ti的含 量均不得超过0.lwt. %。 更进一步地，本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢还具有W:0. 01~2. 00%。 W的添加有助于提高钢种的抗硫化物应力开裂性能，同时，W元素还可以有效地 提高钢种的高温力学性能。为此，将本专利技术的高强度抗腐蚀不锈钢中的W的含量设定为 0. 01 ~2.OOwt. %。 进一步优选地，在本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中，将Si元素含量范围进一 步限定为〇? 1~〇? 25wt%。 进一步优选地，在本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢中，将Mn元素含量范围进一 步为 0? 5 ~1. 2wt%。 进一步地，本专利技术所述的高强度抗腐蚀不锈钢的微观组织为均一的奥氏体组织， 以及极少量〇相和其他析出相。 〇相是不锈钢和镍基合金中较为常见的一种有害第二相，是一种金属间化合物， 其存在将严重影响合金的韧性、延展性和抗腐蚀性能。 较之于现有技术中的马氏体不锈钢和双相不锈钢，具有上述微观组织的高强度抗 腐蚀不锈钢通过析出强化和形变强化使得钢种具备高强度和强度可控的特点，同时，还可 以通过后序冷轧工艺的控制达到不同强度以满足不同的强度需求。此外，具有上述微观组 织的高强度抗腐蚀不锈钢具备更为优良的抗腐蚀性能，其在具备优良的抗co2腐蚀性能的 同时，还使得不锈钢具备优良的抗酸化液腐蚀性能。为此，由于具备了上述微观组织，本发 明的高强度抗腐蚀不锈钢的抗酸化性能比马氏体不锈钢和双相不锈钢的抗酸化性能提高 了 10倍以上。 更进一步地，上述奥氏体组织的晶粒度为5-8级。 更进一步地，上述〇相含量低于0.5%。 更进一步地，上述其他析出相包括金属碳化物和高温铁素体，该析出相的总当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度抗腐蚀不锈钢，其特征在于，其化学元素质量百分比含量为：C：≤0.1％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.1～5％，Cr：16.5～25.0％，Ni：8.0～20.0％Mo：0.1～5％，Al：0.01～0.10％，Cu：0.30～0.45％，N：0.01～0.3％RE：0.05～0.10％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建强，张春霞，张忠铧，周庆军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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