95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法。上述无缝钢管的组成如下：C 0.20～0.30wt％，Si 0.15～0.35wt％，Mn 0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr 0.90～1.50wt％，Mo 0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余为Fe和不可去除的痕量元素。本发明专利技术提供的无缝钢管材质优良，性能优越，能够满足酸性油气田的开采的应用。并且该产品原料廉价易得，有利于为酸性油气田的开采取得经济效益最大化。

【技术实现步骤摘要】
95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法
本专利技术涉及冶金材料领域，特别涉及一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法。
技术介绍
钻杆是石油钻采过程中使用的重要工具之一，起传递动力、输送泥浆、排出岩石屑等的作用，其性能的好坏直接关系到钻井作业的成功与否。近年来，国内外大型石油、天然气开发项目大都集中在深井、深海井、高腐蚀性井等领域，石油钻具在油气井钻探过程中，均不同程度的接触到硫化氢、二氧化碳等各种腐蚀介质，普遍存在腐蚀问题，并随着钻井深度的不断增加、复杂地层的不断出现而日益严重。据统计，我国石油行业每年损耗的钻具约有80％是由腐蚀造成的，而硫化物应力腐蚀是石油钻具失效的主要形式之一。在酸性油气田勘探开发过程中，钻杆遭受硫化氢腐蚀时，会发生均匀腐蚀、坑蚀、氢鼓泡、氢诱发阶梯裂纹、氢脆及硫化物应力腐蚀开裂等，且各种腐蚀形式相互促进，最终导致材料开裂并引发大量恶性事故，给钻井作业造成巨大的危害和损失。随着酸性油气田勘探技术的不断发展，选择使用材质优良、性能优越、生产工艺技术合理的经济型抗硫钻杆是酸性油气田开采经济效益最大化的关键，将具有广阔的市场发展前景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法。本专利技术提供一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管，其组成如下：C0.20～0.30wt％，Si0.15～0.35wt％，Mn0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr0.90～1.50wt％，Mo0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余为Fe和不可去除的痕量元素。进一步地，所述无缝钢管的的屈服强度为655MPa～862MPa，抗拉强度为724MPa～1000MPa，伸长率≥17％，3/4尺寸试样在室温条件下的夏比V型缺口纵向冲击功≥100J，组织为回火索氏体，晶粒度为9级～10级，并通过按NACETM0177标准中A方法进行的临界门槛值为85％YSmin的抗硫化氢应力腐蚀开裂试验。本专利技术还提供一种上述95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管的制备方法，其依次包括如下步骤：铁水预处理；转炉冶炼；LF炉外精炼；VD真空脱气；圆坯连铸，得到圆管坯；将所述圆管坯依次经过加热、穿孔、轧管、张减径或定径、冷床冷却、锯切、矫直、探伤后，将钢管全长进行880℃～920℃淬火和650℃～720℃回火的热处理调质后，制成95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管。进一步地，在所述探伤之后、淬火之前还包括人工检查、测长、称重和喷标的步骤。本专利技术提供一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法，该无缝钢管材质优良，性能优越，能够满足酸性油气田的开采的应用。并且该产品原料廉价易得，有利于为酸性油气田的开采取得经济效益最大化。具体实施方式本专利技术公开了一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术提供一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管，其组成如下：C0.20～0.30wt％，Si0.15～0.35wt％，Mn0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr0.90～1.50wt％，Mo0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余为Fe和不可去除的痕量元素。进一步地，所述无缝钢管的的屈服强度为655MPa～862MPa，抗拉强度为724MPa～1000MPa，伸长率≥17％，3/4尺寸试样在室温条件下的夏比V型缺口纵向冲击功≥100J，组织为回火索氏体，晶粒度为9级～10级，并通过按NACETM0177标准中A方法进行的临界门槛值为85％YSmin的抗硫化氢应力腐蚀开裂试验。本专利技术提供的无缝钢管的化学成分中主要元素含量范围的设计依据如下：C可溶解在钢中形成间隙固溶体起固溶强化作用，与强碳化物元素形成碳化物析出，起沉淀强化作用，对钢的组织及性能有很大的影响。但钢中的C含量过高会使钢的塑性、冲击韧性降低，焊接性能变差，钢的H2S应力腐蚀开裂的敏感性提高。因此，本专利技术中C的含量为0.20wt％～0.30wt％，优选为0.24wt％～0.30wt％。Mn作为脱氧、脱硫及合金元素加入钢中时，可起到良好的积极作用，但Mn是一种易偏析的元素，且随着钢中C含量的增加，Mn的偏析程度会增大，同时Mn能促进P、S、Sn、Sb等有害元素向晶界偏析，使偏析在晶界的这些有害元素和H发生交互作用，大幅度降低晶界的结合力，容易引起氢致沿晶断裂，对钢的抗H2S应力腐蚀性能产生不利的影响。因此，本专利技术中Mn的含量为0.35wt％～0.90wt％，更优选为0.40wt％～0.80wt％。Cr对于减慢钢在CO2、H2S、Cl-等腐蚀环境中的腐蚀速度极为有利，同时它的弥散碳化物也是氢的强陷阱，因此，在含H2S溶液中使用的钢，适当提高Cr的含量是有利的。但铬含量过高会促进钢的回火脆性，对钢的冲击韧性产生不利的影响。因此，本专利技术中Cr的含量为0.90wt％～1.50wt％，更优选为1.00wt％～1.40wt％。Mo是最有效的抗H2S腐蚀元素，它可阻碍钢中P的偏析，降低钢中固溶的S含量，弥散的Mo2C是氢的强陷阱，可使扩散富集的氢量大大降低，从而提高钢的抗硫化氢腐蚀性能、防止钢的点蚀倾向。但由于Mo的价格较高，因此，综合考虑钢的性能和经济成本，本专利技术中Mo的含量为0.30wt％～0.80wt％，更优选为0.40wt％～0.70wt％。本专利技术中P、S是钢中的有害元素，钢中P含量高会引起钢的“冷脆”，同时P对氢原子的重新组合过程起抑制作用，增加钢的增氢效果，降低钢在酸性含H2S介质中的稳定性，使钢的H2S应力腐蚀开裂敏感性提高。钢中S含量高会造成钢的“热脆”，同时S也是吸附氢的促进剂，硫化物夹杂是氢的积聚点，在钢中形成有缺陷的组织，降低钢中硫化物夹杂的含量可提高钢在增氢介质中的稳定性。因此，为了提高钢的冲击韧性和耐腐蚀性能，在兼顾炼钢工艺水平和成本的前提下，应尽可能降低钢中P、S含量，本专利技术中要求钢中的P≤0.015wt％、S≤0.005wt％。本专利技术还提供一种上述95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管的制备方法，其包括如下步骤：权利要求1或2所述的95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管的制备方法，其特征在于，其依次包括如下步骤：铁水预处理；转炉冶炼；LF炉外精炼；VD真空脱气；圆坯连铸，得到圆管坯；将所述圆管坯依次经过加热、穿孔、轧管、张减径或定径、冷床冷却、锯切、矫直、探伤后，将钢管全长进行880℃～920℃淬火和650℃～720℃回火的热处理调质后，制成95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管。进一步地，在所述探伤之后、淬火之前还包括人工检查本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管，其特征在于，其组成如下：C 0.20～0.30wt％，Si 0.15～0.35wt％，Mn 0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr 0.90～1.50wt％，Mo 0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余为Fe和不可去除的痕量元素。

【技术特征摘要】
1.一种95ksi～110ksi钢级抗硫钻杆管体用无缝钢管，其特征在于，其组成如下：C0.20～0.30wt％，Si0.15～0.35wt％，Mn0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr0.90～1.50wt％，Mo0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余为Fe和不可去除的痕量元素。2.根据权利要求1所述的无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管的的屈服强度为655MPa～862MPa，抗拉强度为724MPa～1000MPa，伸长率≥17％，3/4尺寸试样在室温条件下的夏比V型缺口纵向冲击功≥100J，组织为回火索氏体，晶粒度为9级～10级，并通过按NA...

【专利技术属性】
技术研发人员：董珍，刘金，姚晓乐，刘莉，郭智韬，
申请(专利权)人：内蒙古包钢钢联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15