油井用高强度无缝钢管及其制造方法技术

本发明专利技术提供耐硫化物应力腐蚀开裂性优良的油井用高强度无缝钢管。具有以质量％计含有C：0.20～0.50％、Si：0.05～0.40％、Mn：0.3～0.9％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.005～0.1％、N：0.008％以下、Cr：0.6～1.7％、Mo：0.4～1.0％、V：0.01～0.30％、Nb：0.01～0.06％、B：0.0003～0.0030％、O(氧)：0.0030％以下的组成、和回火马氏体相以体积率计为95％以上、原奥氏体晶粒以粒度号计为8.5以上的组织，由偏析部含量与平均含量之比X

High strength seamless steel pipe for oil well and manufacturing method thereof

The present invention provides high-strength seamless steel tubes for oil wells, which have good sulfide stress corrosion cracking resistance. With quality% containing C:0.20 ~ 0.50%, Si:0.05 ~ 0.40%, Mn:0.3 ~ 0.9%, P:0.015%, S:0.005%, Al:0.005, N:0.008% ~ 0.1% the following, Cr:0.6 ~ 1.7%, Mo:0.4 ~ 1%, V:0.01 ~ 0.30%, Nb:0.01 ~ 0.06%, B:0.0003 ~ 0.0030%, O (oxygen) composition, and martensite under:0.0030% bulk volume rate is above 95%, the original austenite grain size in the meter for more than 8.5 organizations, by the Ministry of content and the average content of segregation ratio of X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】油井用高强度无缝钢管及其制造方法
本专利技术涉及适合油井管、管线管用途等的无缝钢管，特别是涉及湿润硫化氢环境(酸性环境)下的耐硫化物应力腐蚀开裂性(耐SSC性)优良的高强度无缝钢管及其制造方法。
技术介绍
近年来，从确保能源的稳定的观点出发，正在推进高深度下腐蚀环境严苛的油田、天然气田的开发。因此，对于开采用的油井管和输送用的管线管，强烈要求在保持屈服强度YS为110ksi以上的高强度的同时在酸性环境下的耐SSC性优良。针对这样的要求，例如在专利文献1中提出了一种油井用钢的制造方法，其中，以重量％计将C、Cr、Mo、V调整为C：0.2～0.35％、Cr：0.2～0.7％、Mo：0.1～0.5％、V：0.1～0.3％来含有的低合金钢在Ac3相变点以上进行淬火后，在650℃以上且Ac1相变点以下进行回火。根据专利文献1中记载的技术，能够以使析出的碳化物的总量为2～5重量％、总碳化物量中MC型碳化物的比例为8～40重量％的方式进行调整，得到具有优良的耐硫化物应力腐蚀开裂性的油井用钢。另外，在专利文献2中提出了一种韧性和耐硫化物应力腐蚀开裂性优良的油井用钢的制造方法，其中，将以质量％计含有C：0.15～0.3％、Cr：0.2～1.5％、Mo：0.1～1％、V：0.05～0.3％、Nb：0.003～0.1％的低合金钢加热至1150℃以上后，在1000℃以上结束热加工，接着实施至少一次的如下淬火回火处理：从900℃以上的温度起进行淬火，然后在550℃以上且Ac1相变点以下进行回火，进而再加热至850～1000℃来淬火，在650℃以上且Ac1相变点以下进行回火。根据专利文献2中记载的技术，能够以使析出的碳化物的总量为1.5～4质量％、总碳化物量中MC型碳化物的比例为5～45质量％、M23C6型碳化物的比例为200/t(t：壁厚(mm))质量％以下的方式进行调整，形成韧性和耐硫化物应力腐蚀开裂性优良的油井用钢。另外，在专利文献3中提出了一种油井用钢材，其中，以质量％计，含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.10～1.0％、Cr：0.1～1.5％、Mo：0.1～1.0％、Al：0.003～0.08％、N：0.008％以下、B：0.0005～0.010％、Ca+O：0.008％以下，并且含有Ti：0.005～0.05％、Nb：0.05％以下、Zr：0.05％以下、V：0.30％以下中的一种或两种以上，基于断面观察的连续的非金属夹杂物的最大长度为80μm以下，基于断面观察的非金属夹杂物的粒径20μm以上的个数为10个/100mm2以下。由此，可以得到具有作为油井用所要求的高强度并且具有与其强度匹配的优良的耐SSC性的油井用低合金钢材。另外，在专利文献4中提出了一种耐硫化物应力腐蚀开裂性优良的低合金油井管用钢，其中，以质量％计，含有C：0.20～0.35％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.05～0.6％、P：0.025％以下、S：0.01％以下、Al：0.005～0.100％、Mo：0.8～3.0％、V：0.05～0.25％、B：0.0001～0.005％、N：0.01％以下、O：0.01％以下，且满足12V+1-Mo≥0。专利文献4中记载的技术中，在上述组成的基础上，可以以满足Mo-(Cr+Mn)≥0的方式含有Cr：0.6％以下，另外可以含有Nb：0.1％以下、Ti：0.1％以下、Zr：0.1％以下中的一种以上，另外可以含有Ca：0.01％以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-178682号公报专利文献2：日本特开2000-297344号公报专利文献3：日本特开2001-172739号公报专利文献4：日本特开2007-16291号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，对耐硫化物应力腐蚀开裂性(耐SSC性)产生影响的因素涉及多方面，因此，对于专利文献1～4记载的技术而言，作为使YS为110ksi级以上的高强度无缝钢管的耐SSC性提高至充分作为在严苛的腐蚀环境中使用的油井用的特性的技术，不能说是充分的。而且，还存在非常难以将专利文献1和2中记载的碳化物的种类和量、专利文献3中记载的非金属夹杂物的形状和个数稳定地调整至期望的范围内的问题。本专利技术的目的在于解决该现有技术的问题，并提供耐硫化物应力腐蚀开裂性(耐SSC性)优良的油井用高强度无缝钢管及其制造方法。需要说明的是，在此所述的“高强度”是指屈服强度YS为110ksi级以上、即屈服强度YS为758MPa以上的情况。另外，在此所述的“耐SSC性优良”是指依照NACETM0177方法A中规定的试验方法在H2S饱和的0.5质量％乙酸+5.0质量％食盐水溶液(液温：24℃)中实施恒载荷试验，在负荷有被试验材料屈服强度的85％的应力的状态下超过720小时而不发生开裂的情况。用于解决问题的方法为了达到上述目的，本专利技术人从需要兼顾期望的高强度与优良的耐SSC性的观点出发对影响强度和耐SSC性的各种因素进行了深入研究。结果发现，作为油井用的高强度无缝钢管，为了保持优良的耐SSC性，严格抑制中心偏析、显微偏析是很重要的。本专利技术人着眼于各合金元素对产生中心偏析、显微偏析时的耐SSC性产生的影响的差异，选择影响大的元素，对由具有考虑到各元素的影响的强弱的系数的下述(1)式定义的偏析指数Ps值进行了考察。Ps＝8.1(XSi+XMn+XMo)+1.2XP…(1)(在此，XM为元素M的、(偏析部含量(质量％))/(平均含量(质量％))随着该Ps值增大，硬度局部性地增高的局部的硬化区域增加。这些局部的硬化区域会促进裂纹的传播，使耐SSC特性降低。因此，对于耐SSC性的提高而言，抑制这样的局部的硬化区域的产生变得重要。而且发现，通过使Ps值小于65，局部的硬化区域的产生得到抑制，耐SSC性显著提高。在此，XM为元素M的、(偏析部含量(质量％))/(平均含量(质量％))。M表示Si、Mn、Mo、P各元素。需要说明的是，XM设定为以下述方式求出的值。在以距无缝钢管的内表面1/4t位置(t：管厚)为中心的一片为5mm×5mm的正方形区域，利用使用直径为20μm的射束的电子束显微分析仪(EPMA)，在以20μm节距、每1点为0.1秒的条件下，对元素M(Si、Mn、Mo、P)在至少3个视野进行面分析，将所得到的全部浓度值从浓度高的值起排列，求出累积发生频率达到0.0001的含量，作为该元素的偏析部含量。具体而言，将全部测定视野的测定值汇总，从浓度高的值起排列，将第(测定点数×0.0001)个的值(该值不为整数的情况下，取比该值大且紧挨该值的整数值)作为偏析部含量。另一方面，根据各无缝钢管的组成(代表值)，以各元素的含量作为该元素的平均含量，对各元素分别求出偏析部浓度与平均浓度之比，设为XM。即，XM＝(元素M的偏析部含量)/(元素M的平均含量)。本专利技术是基于上述见解进一步进行研究而完成的。即，本专利技术的主旨如下所述。(1)一种油井用高强度无缝钢管，其屈服强度YS为758MPa以上，具有以质量％计含有C：0.20～0.50％、Si：0.05～0.40％、Mn：0.3～0.9％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.005～0.1％、N：0.00本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油井用高强度无缝钢管，其屈服强度YS为758MPa以上，具有以质量％计含有C：0.20～0.50％、Si：0.05～0.40％、Mn：0.3～0.9％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.005～0.1％、N：0.008％以下、Cr：0.6～1.7％、Mo：0.4～1.0％、V：0.01～0.30％、Nb：0.01～0.06％、B：0.0003～0.0030％、O(氧)：0.0030％以下且余量由Fe和不可避免的杂质构成的组成，具有回火马氏体相以体积率计为95％以上、原奥氏体晶粒以粒度号计为8.5以上的组织，使用以距钢管的内表面1/4t位置(t：管厚)为中心、进行利用电子束显微分析仪(EPMA)的各元素的面分析而得到的偏析部含量与平均含量之比X

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.08 JP 2014-1820431.一种油井用高强度无缝钢管，其屈服强度YS为758MPa以上，具有以质量％计含有C：0.20～0.50％、Si：0.05～0.40％、Mn：0.3～0.9％、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Al：0.005～0.1％、N：0.008％以下、Cr：0.6～1.7％、Mo：0.4～1.0％、V：0.01～0.30％、Nb：0.01～0.06％、B：0.0003～0.0030％、O(氧)：0.0030％以下且余量由Fe和不可避免的杂质构成的组成，具有回火马氏体相以体积率计为95％以上、原奥氏体晶粒以粒度号计为8.5以上的组织，使用以距钢管的内表面1/4t位置(t：管厚)为中心、进行利用电子束显微分析仪(EPMA)的各元素的面分析而得到的偏析部含量与平均含量之比XM由下述(1)式定义的偏析度指数Ps小于65，Ps＝8.1(XSi+XMn+XMo)+1.2XP…(1)在此，XM为(元素M的偏析部含量(质量％))/(元素M的平均含量(质量％))。2.如权利要求1所述的油井用高强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：柚贺正雄，冈津光浩，藤村和树，石黑康英，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP