本发明专利技术公开了一种符合１２５ｋｓｉ钢级的高强度耐硫化氢环境腐蚀的无缝石油套管，其成分质量百分比为：Ｃ?０．２５～０．３５％、Ｓｉ?０．１～０．５％、Ｍｎ０．４～１．０％、Ｃｒ?０．１～２．０％、Ｍｏ?０．２～２．０％、Ｖ?０．０３～０．３％、Ｎｂ?０．０１～０．３％、Ｐ＜０．０１５％、Ｓ＜０．０１０％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，这种无缝石油套管可广泛应用于含硫的深井、超深井钻探开采作业，具有十分广阔的应用前景。本发明专利技术还公开了所述无缝石油套管的制造方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种符合125ksi钢级的耐硫化氢环境腐蚀的无缝油套管及其制造方法。
技术介绍
世界现有油气田中的约1/3都含有硫化氢气体，这些酸性的硫化氢气体会使钢铁 材料发生硫化物应力腐蚀开裂(Sulfide Stress Cracking)，这一问题在高强度低合金钢 (High Strength Low Alloy Steel)中表现的尤为突出。由于油井管的抗硫化氢腐蚀性能 直接关系到油田设备及人员的安全，因此HSLA钢的抗硫性能成为了各油井管生产企业和 油田用户重点关注的问题。石油公司在钢管采购时除要求产品满足API标准外，还经常会 有抗硫化氢腐蚀性能的要求，即要求钢管用材符合NACE MRO175的标准，并按NACE TMO177 标准进行 SSCC (Sulfide Stress Corrosion Cracking)试验。在过去的几十年里，高强度抗硫管的生产技术获得了突飞猛进的发展，其最小名 义屈服强度(Specified Minimum Yield Strength)从 80ksi (552MPa)、90ksi (621MPa)、 95ksi (655MPa) 一直提高到IlOksi (758MPa)。API已经将90和95ksi钢级的抗硫管收入到 API 5CT/IS011960标准中，并分别命名为C90和T95。100和IlOksi钢级的抗硫管还未收 入标准，一般被称为C100和C110。至于125ksi (862MPa)钢级的抗硫套管，虽然存在一些报 导，但其商品化仍存在相当的难度。例如日本专利申请特开平6-322478、特开平8-311551 和特开2006-265657中的感应加热和直接淬火等工艺在现场大生产实施中都存在较大的 困难；而日本专利申请特开平11-335731、特开2000-178682号公报、特开2000-256783、特 开2000-297344和特开2000-119798都采用了 B元素以提高淬透性，但加B后必须加入Ti 以防止产生脆性BN，增加了冶炼的控制难度和材料性能的波动，此外，这些专利申请还采用 了 W、&等合金元素以提高材料的回火抗力和增强析出强化效果，大大提高了合金成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无缝石油套管，其符合125ksi钢级要求并具有优良 抗硫化氢腐蚀性能。本专利技术的另一个目的在于提供所述石油套管的一种制备方法。本专利技术所提供的石油套管，具有如下成分质量百分比(wt% )C 0.25 0. 35%,Si 0.1 ^ 0. 5%,Mn 0.4 ^ 1. 0%,Cr 0.1 ^ 2. 0%,Mo 0.2 ^ 2. 0%,V 0.03 0. 3%,Nb 0.01 0. 3%,P < 0. 015%,S < 0. 010%,余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所提供的制造上述无缝石油套管的方法，包括炼钢、二次精炼、连铸、热轧 穿孔、空冷、预备热处理和最终热处理，所述预备热处理的加热温度为900 930°C，保温时 间不超过30min，所述最终热处理为调制热处理，其淬火加热温度为930 1000°C，保温时 间在45min以上，其回火温度在650°C以上。优选地，所述预备热处理为正火或调制热处理。优选地，所述方法还包括热矫直。优选地，所述热矫直的温度在480°C以上。 下面将进一步说明本专利技术。高钢级抗硫套管不仅要求材料具有较高的强度，同时还要求具有一定的抗硫化氢 腐蚀能力，然而强度与抗硫性能往往是一对矛盾，较高的强度一般会引起抗硫性能的降低， 而为了获得较高的抗硫性能，通常必须牺牲一定的强度指标。在本专利技术中，申请人发现高强 度Cr-Mo合金钢的晶界附近析出的粗大碳化物如M23C6、M3C等会在受力过程中成为发生开 裂的薄弱点，导致晶间腐蚀开裂的发生，直接影响材料的抗硫性能。申请人还发现通过添加 微量合金元素可以抑制粗大的碳化物析出，并使细小的碳化物呈弥散均勻分布，从而有效 提高Cr-Mo钢的抗晶间腐蚀开裂能力，改善其抗硫性能。钢中的微量合金元素并不是单独 发挥作用的，申请人采用复合添加的方式，用较少的合金元素加入量获得最佳的强化效果， 达到成本效益的最大化。以下将本专利技术合金成分的设计进行说明C =C为碳化物形成元素，可以提高钢的强度，碳含量低于0. 25%时材料强度太低， 超过0. 35%时会大大降低钢的韧性，并形成粗大的碳化物，降低材料的抗硫化氢腐蚀性 能；Si =Si的作用为固溶强化，帮助脱氧，提高钢的强度和淬透性，含量小于0. 时 作用不明显，含量大于0. 5 %时，组织偏析倾向加重；Mn :Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，含量小于0.4%时作用不明显， 含量大于1. 0%时，组织偏析倾向加重，影响热轧组织的均勻性；Cr :Cr为碳化物形成元素，可以提高钢的强度和淬透性，低于0. 时效果不明 显，高于2. 0%时会大大降低钢的韧性；Mo :Mo主要通过形成碳化物来提高钢的强度，低于0.2%时效果不明显，高于 2.0%时会降低钢的韧性；V =V能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性，低于0. 03%时效果不明 显，高于0. 3%时会降低钢的韧性；Nb =Nb能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性，低于0. 01%时效果不明显，高于0.3%后强化效果没有进一步提高；P =P易形成异常组织偏析，降低抗硫性能，本专利技术控制P < 0. 015% ；S =S易形成硫化物夹杂，严重影响抗硫性能，本专利技术控制S < 0. 010%。在本专利技术中，申请人发现采用预备热处理+最终热处理的方法，能够生产出符合 125ksi钢级的具有优良抗硫化氢腐蚀性能的油套管。在进行最终热处理之前，先进行一次预备热处理，能够调整材料的显微组织，使组 织细小均勻，保留一部分未溶解的碳化物以细化晶粒，为最终热处理做好准备。Nb、V的碳化 物均勻而细小，主要以M3C和MC的形式存在，申请人发现预备热处理的加热温度应在900 930°C之间，保温时间应不超过30min，若低于900°C奥氏体化不充分，有热轧组织存在，影 响抗硫性能和力学性能，高于930°C或保温时间超过30min则碳化物充分溶解，不能在随后 的最终热处理过程中起到阻碍晶粒长大的作用。预备热处理可以是正火或调制热处理等方 式。最终热处理的淬火温度应在930°C以上，以达到完全奥氏体化温度，从而在随后的 淬火冷却中完成奥氏体到马氏体的转变过程，但淬火加热温度超过1000°c会使晶粒粗大， 降低钢的韧性，淬火前的加热保温时间应在在45min以上，使钢中的合金元素充分溶入奥 氏体中，以保证淬火后获得尽可能多的单相马氏体组织。钢的淬火马氏体组织越多，回火后 的显微组织越均勻，其抗硫化氢腐蚀性能越好。回火温度应高于650°C，以保证淬火马氏体 能够充分分解，得到综合力学性能优良的回火索氏体组织。最终热处理后如进行热矫直，宜在480°C以上进行，以降低因矫直而产生的残余应 力，有利于提高材料的抗硫性能。本专利技术钢种经轧管并热处理后可达到如下性能屈服强度RtO. 65 = 862 1035MPa抗拉强度Rm彡932MPa延伸率A50.8 彡 18%冲击韧性纵向>本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无缝石油套管，其成分质量百分比为： Ｃ： ０．２５～０．３５％， Ｓｉ： ０．１～０．５％， Ｍｎ： ０．４～１．０％， Ｃｒ： ０．１～２．０％， Ｍｏ： ０．２～２．０％， Ｖ： ０．０３～０．３％， Ｎｂ： ０．０１～０．３％， Ｐ： ＜０．０１５％， Ｓ： ＜０．０１０％， 余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘大刚，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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