一种高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢、油套管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，其除了Fe和不可避免的杂质以外，还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：0＜C≤0.04％，0＜Si≤0.5％，Mn：0.2～1.0％，Cr：11～14％，Mo：1～3％，Ni：4～7％，Ti：0.01～0.05％，N：0.001～0.015％；并且其化学成分还满足：Ti≥(C+N)，其中C、Ti、N分别表示相应元素的质量百分含量。此外，本发明专利技术还公开了一种高强度低硬度低成本13Cr油套管，采用上述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢制得。另外，本发明专利技术还公开了上述高强度低硬度低成本13Cr油套管的制造方法。本发明专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢可以在降低成本的前提下，获得高强度和低硬度。获得高强度和低硬度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢、油套管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种钢、油套管及其制造方法，尤其涉及一种13Cr油套管用钢、油套管及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会对能源需求的增长以及钻完井工艺的进步，天然气开采正从常规工况向“三超”(超深、超高压、超高温)工况方向发展。塔里木油田的“三超”气井因其单井产量高逐渐成为我国油气田可采储量的重要增长点，其对于保障西气东输长期平稳供气具有重要意义。
[0003]然而，需要注意的是，塔里木油田的“三超”气井中普遍存在高腐蚀性井流介质，特别是CO2气体最大分压达到4MPa。所以耐CO2腐蚀的超级13Cr油套管在塔里木油田“三超”得到了广泛应用。
[0004]因此，超级13Cr油套管的质量水平决定了这些高温高压油气井能否顺利开发，其对于我国塔里木油田“三超”(超深、超高压、超高温)油气井的开发至关重要。
[0005]现有技术中虽然已有超级13Cr油套管，但仍然存在问题。
[0006]例如：公开号为CN101397637A，公开日为2009年4月1日，名称为“13Cr高抗二氧化碳和微量硫化氢腐蚀油套管用钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种超级13Cr油套管用钢及其制造方法。该专利在Cr、Ni、Mo基础上复合添加了Cu和Nb，热处理后达到110ksi后硬度较高，在油田下井后容易在井下腐蚀环境中发生应力腐蚀开裂失效。该专利的制造方法为电炉冶炼-模铸-锻造管坯-管坯退火-管坯加热-穿孔-热轧-热处理。
>[0007]又例如：公开号为CN102172626A，公开日为2011年9月7日，名称为“φ48-89mm超级13Cr油管的热轧生产方法”的中国专利文献，公开了一种Φ48-89mm超级13Cr油管的热轧生产方法。该专利不涉及具体的超级13Cr材质及管坯的制造方法。其制造方法为选用超级13Cr锻造管坯，管坯加热-穿孔-连轧-再加热-张减。
[0008]再例如：公开号为CN105855293A，公开日为2016年8月17日，名称为“超级13Cr油管的生产方法”的中国专利文献，公开了一种超级13Cr油管的热轧生产方法。但是该专利也不涉及具体的超级13Cr材质及管坯的制造方法，其制造方法为选用超级13Cr锻造管坯，管坯加热-穿孔-连轧-再加热-张减-矫直-包装。
[0009]经过分析可知，采用上述现有技术得到的13Cr油套管，在热处理达到110钢级的高强度的同时，硬度较高，其容易在井下腐蚀环境中发生应力腐蚀开裂失效。
[0010]此外，为满足三超油气井的质量要求，需要对超级13Cr油套管进行远高于API标准要求的探伤标准的超声探伤。采用上述专利生产的超级13Cr油套管，按远高于API标准要求的探伤标准超声探伤，合格率仅为20％-30％。同时，上述专利均采用模铸的锻造管坯，而模铸工序收得率很低，锻造工序成本很高。
[0011]基于此，为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术期望获得一种高强度低硬度低
成本13Cr油套管用钢、油套管及其制造方法，其可以在保证质量的前提下大幅降低管坯的成本，保证超级13Cr油套管热处理达到110钢级的高强度的同时具有较低的硬度，在油田下井后不容易在井下腐蚀环境中发生应力腐蚀开裂失效。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的之一在于提供一种高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，该高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢通过合理的化学成分设计，可以在降低成本的前提下，获得高强度和低硬度，其屈服强度为758～965MPa，抗拉强度≥793MPa，硬度≤28HRC，在油田下井后不容易在井下腐蚀环境中发生应力腐蚀开裂失效，具有良好的推广前景和应用价值。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，其除了Fe和不可避免的杂质以外，还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
[0014]0＜C≤0.04％，0＜Si≤0.5％，Mn：0.2～1.0％，Cr：11～14％，Mo：1～3％，Ni：4～7％，Ti：0.01～0.05％，N：0.001～0.015％；
[0015]并且其化学成分还满足：Ti≥(C+N)，其中C、Ti、N分别表示相应元素的质量百分含量。
[0016]进一步地，在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，其各化学元素质量百分含量为：
[0017]0＜C≤0.04％，0＜Si≤0.5％，Mn：0.2～1.0％，Cr：11～14％，Mo：1～3％，Ni：4～7％，Ti：0.01～0.05％，N：0.001～0.015％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0018]在本专利技术所述的技术方案中，本专利技术采用了合理的化学成分设计，以实现在降低成本的前提下，获得高强度和低硬度。本专利技术的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中不含Cu、Nb等提高硬度的元素，其特意添加对降低钢材的硬度非常有利的Ti元素，并控制提高钢材硬度的C、N元素，同时满足Ti≥(C+N)，其中C、Ti、N分别表示各对应元素的质量百分含量。
[0019]在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
[0020]C：在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，C是奥氏体形成元素，提高钢中C元素含量可以有效提高钢材的强度。但需要注意的是，钢中C元素含量不宜过多，当钢中C元素含量过多时，会使得钢材的耐蚀性下降，同时韧性降低。基于此，在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，将C元素的质量百分比控制为0＜C≤0.04％。
[0021]当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，C元素的质量百分比可以控制为0＜C≤0.03％。
[0022]Si：在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，Si是炼钢过程中重要的脱氧剂，其可以起到脱氧的作用。但需要注意的是，钢中Si元素含量同样不宜过高，过高的Si会对钢材的韧性和耐蚀性都产生不利的影响。因此，在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，将Si元素的质量百分比控制为0＜Si≤0.5％。
[0023]Mn：在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，Mn元素可以有效提高钢材的强度。但需要注意的是，钢中Mn元素含量同样不宜过高，当钢中Mn元素含量过高时，会使得钢材的韧性下降。因此，在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢
中，将Mn元素的质量百分比控制在0.2～1.0％之间。
[0024]当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，Mn元素的质量百分比可以控制在0.3～0.5％之间。
[0025]Cr：在本专利技术所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢中，Cr是不锈钢中提高耐蚀性能的重要元素，为了使制得的钢材获得足够的耐CO2腐蚀能力，钢中Cr元素含量需要至少达到11％。同样的，钢中Cr元素含量不宜过高，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，其特征在于，其除了Fe和不可避免的杂质以外，还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：0＜C≤0.04％，0＜Si≤0.5％，Mn：0.2～1.0％，Cr：11～14％，Mo：1～3％，Ni：4～7％，Ti：0.01～0.05％，N：0.001～0.015％；并且其化学成分还满足：Ti≥(C+N)，其中C、Ti、N分别表示相应元素的质量百分含量。2.如权利要求1所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：0＜C≤0.04％，0＜Si≤0.5％，Mn：0.2～1.0％，Cr：11～14％，Mo：1～3％，Ni：4～7％，Ti：0.01～0.05％，N：0.001～0.015％；余量为Fe和不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，其各化学元素质量百分含量满足下述各项的至少其中之一：0＜C≤0.03％；Mn：0.3～0.5％；Ni：4～6％。4.如权利要求1或2所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管用钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.020％，并且/或者S≤0.005％。5.如权利要求1或2所述的高强度低硬度低成本13Cr油套管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，张春霞，刘麒麟，王超峰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：