高钢级抗腐蚀套管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高钢级抗腐蚀套管及其制备方法，高钢级抗腐蚀套管包括管体，所述管体含有的组分及各组分质量百分比如下：C：0.27％～0.32％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.40％～0.55％；P：0～0.012％；S：0～0.003％；Cr：0.45％～0.60％；Ni：0～0.10％；Cu：0～0.10％；Mo：0.82％～0.92％；V：0.05％～0.09％；Nb：0.02％～0.06％；Al：0.01％～0.04％；H：0～0.002％；O：0～0.004％；N：0～0.008％；其余为铁和不可避免的杂质，总计：100％。本发明专利技术能够达到C110钢级，不仅具有很好的抗腐蚀能力，而且具有很好的力学性能，符合API标准要求。

High steel corrosion resistant casing and its preparation method

The invention discloses a high grade steel corrosion casing and its preparation method, high grade steel corrosion casing comprises a pipe body, the pipe body containing the components and mass percentage of the components are as follows: C:0.27% ~ 0.32%; Si:0.15% ~ 0.35%; Mn:0.40% ~ 0.55%; P:0 ~ 0.012%; S:0 ~ Cr:0.45% ~ 0.003%; 0.60%; Ni:0 ~ 0.10%; Cu:0 ~ 0.10%; Mo:0.82% ~ 0.92%; V:0.05% ~ 0.09%; Nb:0.02% ~ 0.06%; Al:0.01% ~ 0.04%; H:0 ~ 0.002%; O:0 ~ 0.004%; N:0 ~ 0.008%; the total remaining iron and unavoidable impurities: 100%. The invention can reach C110 steel grade, not only has good corrosion resistance, but also has good mechanical properties, and meets the requirements of API standard.

【技术实现步骤摘要】
高钢级抗腐蚀套管及其制备方法
本专利技术涉及一种高钢级抗腐蚀套管及其制备方法。
技术介绍
目前，由于能源替代技术进展缓慢，世界各国对石油和天然气的需求仍在不断增加。随着世界石油供给形势越来越严峻.石油产品价格上涨，加快了世界范围内对含H2S等生产成本高、开发技术难度大的油气田的开发力度。为满足油田勘探开发需要，国内外油井管骨干生产企业开发了品种繁多的抗H2S腐蚀的油套管产品。根据相关资料统计，世界油气田中大约1/3属于含有硫化氢气体的油气田，而国内如西南油气田、长庆油气田、塔里木油气田都是含有硫化氢的油气田，其中塔里木油田硫化氢含量为最大，而地质条件也最差，井深一般在6000～8000m，属于深井、超深井系列油田。在世界范围内也算是环境最差的油气田。开采含硫化氢的油气资源就必须使用抗硫化氢腐蚀石油专用管。石油和天然气产品中含有的硫化氢浓度较高，产生的硫化氢腐蚀较严重，对管道的抗硫化氢腐蚀性能要求更高。随着以罗家寨气田和塔里木油田为代表的高含硫气田及超深井油气田的大规模开发，客观要求必须进行更高钢级的抗硫化氢腐蚀管材的研究。20世纪90年代，T95钢级是当时可获得的最高钢级抗酸性用钢。随着高温、高压酸性井的勘探开发，适合于酸性环境用的更高强度钢级套管的研制倍受关注。深井套管柱设计要求更高的强度，但由于硫化氢的存在，且受传统的API抗酸性套管强度级C90和T95的限制，有时为了获得设计井所要求的较高屈服内压和抗挤特性，就要求钢管内径适应标准钻头和其他钻柱工具及附件尺寸要求，保持API标准通径的同时，必须采用非标准规格的更厚壁钢管即非标准外径套管。为获得这种厚壁的C90和T95产品，制管厂可能需要对其进行工艺评定，必须签订生产准备时间较长的特殊合同。从油气田用户的角度来看，这需要采用更大尺寸的井眼和套管柱，以容纳特殊的C90和T95管柱，从而增加了产品成本以及整个钻井和完井的最终成本。油气田用户的需求，促使将最低屈服强度为100kpsi(689MPa)、105kpsi(724MPa)和110kpsi(758MPa)的套管的开发研制提上日程。C100、C105、C110一类低合金高强度抗酸性套管，可使油气井设计者在设计高温、高压井时，许多情况下可采用标准的套管外径规格。这种标准规格套管的成功应用，可使钻井和完井成本获得持续改善。随着石油工业的发展，井深的不断增加，80钢级、90钢级与95钢级的强度已不能满足石油工业的需要，因此各厂家开始开发C110钢级抗硫套管产品。C110钢级套管产品，国际上均把它列为最高难度的产品。因为C110钢级在钢种设计时采用的是低合金钢，低合金钢在调质时钢级一旦达到110KSI钢级的产品时，它的抗硫化氢腐蚀能力将急剧下降，能够在加载负荷85％屈服强度的情况下在NACETM0177-2005A法24℃±3℃的环境下，很难保证其720小时不断裂。这种材质与高合金钢不同，像Super-13Cr,它的材质设计铬含量达到了13％，它可以很容易调质到110KSI钢级，但是它的抗腐蚀能力不会下降，可以很好的使用在CO2腐蚀环境。故C110钢级产品其生产技术在世界范围内被视为顶尖技术而严格保密。在API标准中属于最高要求产品。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高钢级抗腐蚀套管，它能够达到C110钢级，不仅具有很好的抗腐蚀能力，而且具有很好的力学性能，符合API标准要求。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种高钢级抗腐蚀套管，它包括管体，所述管体含有的组分及各组分质量百分比如下：C：0.27％～0.32％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.40％～0.55％；P：0～0.012％；S：0～0.003％；Cr：0.45％～0.60％；Ni：0～0.10％；Cu：0～0.10％；Mo：0.82％～0.92％；V：0.05％～0.09％；Nb：0.02％～0.06％；Al：0.01％～0.04％；H：0～0.002％；O：0～0.004％；N：0～0.008％；其余为铁和不可避免的杂质，总计：100％。进一步，所述管体的外径为199.63mm～202.03mm。进一步，所述管体的椭圆度≤1mm。进一步，所述管体的壁厚范围为10.05mm～10.92mm。进一步，所述管体的弯曲度≤1.2mm/m，并且管端1.8m内弦高≤2.0mm，管体全长弦高≤12.0mm。本专利技术还提供了一种高钢级抗腐蚀套管的制备方法，方法的步骤中含有：(1)形成管坯：按照各组分及各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧形成管坯；(2)管坯锯切：管坯锯切处理，形成多个分管坯；(3)环形炉加热：将分管坯投入环形炉中加热；(4)穿孔：采用穿孔机对加热处理后的分管坯进行穿孔处理，形成毛管；(5)轧管：经过顶管机组轧成荒管；(6)常化处理：对荒管常化处理；(7)步进炉再加热：将经过步骤(6)处理后的荒管投入环形炉中再加热；(8)高压水除鳞；(9)张力减径：采用张力减径机组对经过步骤(8)处理后的荒管进行张力减径处理，并轧制成最终尺寸要求，形成第一套管半成品；(10)冷床冷却：将套管半成品在冷床上冷却处理，形成第二套管半成品；(11)连线带温矫直，对第二套管半成品带温矫直处理，形成第三套管半成品；(12)锯切：将第三套管半成品的头和尾各锯切10～20mm平头，然后吹灰处理；(13)然后投入正火炉正火处理，再水淬至室温，再投入回火炉回火处理，形成第四套管半成品；(14)将第四套管半成品再依次经过高压水除鳞、热矫直、吹灰、冷床冷却、精整锯切、尺寸检验、通径、探伤检查、静水压试验、螺纹加工、逐支螺纹检验、螺纹喷砂、管内吹气、上管拧机采用无痕卡爪管拧、确认管拧上紧位置、管端通径和后续处理后，得到所需的高钢级抗腐蚀套管。进一步，后续处理还依次包括涂油、喷标和打包入库。采用了上述技术方案后，碳(C)：作为钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是提高碳含量对钢的延性、韧性和焊接性有负面影响，本专利技术将碳含量进行有效的控制，提升了钢的韧性和可焊性，依照焊接标准，当含碳量在0.10％～0.12％以下区域时，为易焊区，当含碳量大于0.10％～0.12％，且碳当量CE＜0.49％的区域为可焊区，当碳当量0.49％≤CE＜0.69％的区域为较难焊区，必须通过合适的热处理工艺进行焊接。本专利技术将碳含量控制在0.27％～0.32％；锰(Mn)：通过固溶强化提高钢的强度，是补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素；锰还可以扩大γ相区，并可降低钢的γ-α相变温度，有助于获得更加细小的相变产物，藉此提高钢的韧性、降低韧脆转变温度，本专利技术采取锰含量控制在0.40％～0.55％的设计，考虑到C-Mn元素的匹配，当碳含量每减少0.01％时，Mn最大含量允许增加0.05％，但最大不超过0.55％的设计；铌(Nb)：是现代微合金化管线管中最主要的元素之一，对晶粒细化的作用十分明显，通过热轧过程中NbC应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复和再结晶，经控制轧制和控制冷却使张减阶段非再结晶区轧制的形变奥氏体组织在相变时转变为细小的相变产物，藉此使钢具有高强度和高韧性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高钢级抗腐蚀套管，其特征在于：它包括管体，所述管体含有的组分及各组分质量百分比如下：C：0.27％～0.32％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.40％～0.55％；P：0～0.012％；S：0～0.003％；Cr：0.45％～0.60％；Ni：0～0.10％；Cu：0～0.10％；Mo：0.82％～0.92％；V：0.05％～0.09％；Nb：0.02％～0.06％；Al：0.01％～0.04％；H：0～0.002％；O：0～0.004％；N：0～0.008％；其余为铁和不可避免的杂质，总计：100％。

【技术特征摘要】
1.一种高钢级抗腐蚀套管，其特征在于：它包括管体，所述管体含有的组分及各组分质量百分比如下：C：0.27％～0.32％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.40％～0.55％；P：0～0.012％；S：0～0.003％；Cr：0.45％～0.60％；Ni：0～0.10％；Cu：0～0.10％；Mo：0.82％～0.92％；V：0.05％～0.09％；Nb：0.02％～0.06％；Al：0.01％～0.04％；H：0～0.002％；O：0～0.004％；N：0～0.008％；其余为铁和不可避免的杂质，总计：100％。2.根据权利要求1所述的高钢级抗腐蚀套管，其特征在于：所述管体的外径为199.63mm～202.03mm。3.根据权利要求1所述的高钢级抗腐蚀套管，其特征在于：所述管体的椭圆度≤1mm。4.根据权利要求1所述的高钢级抗腐蚀套管，其特征在于：所述管体的壁厚范围为10.05mm～10.92mm。5.根据权利要求1所述的高钢级抗腐蚀套管，其特征在于：所述管体的弯曲度≤1.2mm/m，并且管端1.8m内弦高≤2.0mm，管体全长弦高≤12.0mm。6.一种如权利要求1至5中任一项所述的高钢级抗腐蚀套管的制备方法，其特征在于方法的步骤中含有：(1)形成管坯：按照各组分及各组分的质量百分比配比通过转炉冶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，王国富，苏郑卿，戴敏明，
申请(专利权)人：江苏常宝普莱森钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32