一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管及其加工方法技术

本发明专利技术涉及石油天然气管材技术领域，特别涉及一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管及加工方法

【技术实现步骤摘要】
一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管及其加工方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气管材
，特别涉及一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管及其加工方法
。

技术介绍

[0002]随着石油天然气资源开采环境日趋恶劣，油气井对管柱的机械性能
、
耐蚀性能等要求越来越高，特别是针对井下的高温
、
高压
、
含高浓度二氧化碳
、
少量硫化氢或氯离子的腐蚀环境，常规的碳钢或低合金钢油井管在这种环境长时间工作中，易于发生腐蚀
、
开裂，甚至造成重大安全事故
。
针对这种苛刻腐蚀的服役工况，一般都需要不锈钢或镍基合金产品才能满足抗腐蚀的要求，但镍资源的有限性和耐蚀油井管高昂的成本限制了进一步广泛应用
。
因而，开发强韧性好
、
耐蚀性好和相对经济的油井管产品，对解决苛刻腐蚀工况下管柱腐蚀问题具有重要工程意义
。
[0003]现有不锈钢油井管一般采用马氏体组织，国际专利
WO2017/162160 A1
公开了一种耐
H2S
应力腐蚀开裂的马氏体不锈钢油套管，其化学元素质量百分比主要特征为：
C
：
<0.05
％，
Cr
：
11
～
14
％，
Ni
：4～7％，
Mo
：
1.5
～
2.5<br/>％；金属组织主要由回火马氏体，可以在高浓度的
CO2、Cl
‑
等共存的强腐蚀环境下的原油或天然气的油井
、
气井中，但是其
H2S
适用环境被限定在
0.01MPa
，同时强度也只是在
95ksi。
国际专利
WO2005/007915A1
公开了一种比超级
13Cr
钢具有更优越的抗
H2S
应力腐蚀马氏体不锈钢，其主要特征为通过添加
Mo
最大不超过
10
％，通过控制固溶
Mo
含量在
3.5
～7％提升耐蚀性和抗
H2S(
氢脆
)
应力腐蚀能力
。
此种马氏体不锈钢具有高强机械强度，且在
CO2环境中具有优异的耐腐蚀性，但适用的
H2S
分压仅为
0.003Mpa。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管及其加工方法，本专利技术奥氏体不锈钢油管强韧性匹配高，耐腐蚀性能优异，兼具经济性，可以用于含硫化氢
、
二氧化碳及氯离子等复杂腐蚀介质的酸性油气井苛刻服役工况
。
[0005]本专利技术的技术方案在于：一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管，所述油管的化学元素成分按重量百分比为：
C≤0.03%、Si
：
0.15%~0.3%、P
：
≤0.010%、S
：
≤0.005%、 Cr
：
20.0%~24.0%、Mn
：
14.0%~20%、 Ni
：
5.0%~10.0%、Mo
：
3.0%~5.0%、Cu
：
0.25%~0.50%、N
：
0.4%~0.6%、V
：
≤0.1%、Nb
：
≤0.1%、Ca:0.001%~0.003%、Re
：
0.01~0.03%
，余量为
Fe
及不可避免的杂质
。
[0006]一种如上述所述的酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管的加工方法，包括以下步骤：
S1
：制备奥氏体不锈钢铸锭：在
0.1~0.5MPa
氮气保护气氛下，以微碳铬铁
、
金属锰
、
镍铁合金
、
钼铁
、
工业纯铁为原料，加入铝或硅钢脱氧剂，采用真空感应炉冶炼，冶炼温度控制在
1500℃~1550℃
范围时添加氮化合金，然后将浇注温度控制在
1450℃~1480℃
范围之间
进行氮气保护浇注，制备成奥氏体不锈钢铸锭；
S2
：电渣重熔：将奥氏体不锈钢铸锭制备成电渣重熔用自耗电极，并在氮气保护下进行电渣重熔，在电渣重熔过程中选用对应渣系并采用
Si
或
Ca
进行脱氧，电渣重熔后进行无损探伤
、
夹杂物分析；
S3
：奥氏体不锈钢铸锭锻造：将电渣重熔后奥氏体不锈钢铸锭进行锻造，其中奥氏体不锈钢铸锭加热温度
1200℃~1250℃
，保温时间
2~3
小时，将直径为
300mm~350mm
的奥氏体不锈钢铸锭锻成直径为
200mm~220mm
的钢锭，并控制终锻温度不低于
1050℃
；
S4
：制管：通过热挤压方式将锻造的奥氏体不锈钢铸锭制备成油管的坯料荒管，采用多道次的冷轧方式制备成所需规格油管管坯，再经全管体固溶处理获得奥氏体组织的成品油管管坯，其中各冷轧道次之间进行退火；
S5
：对成品油管管坯进行无损探伤，探伤合格后进行管端车丝
、
接箍拧接
、
静水压试验
、
上保护环
、
喷标和涂漆，制成成品油管
。
[0007]所述
S1
制备奥氏体不锈钢铸锭完成后，对奥氏体不锈钢铸锭进行元素分析
、
探伤，以及机加工处理，去除表面缺陷和黑皮
。
[0008]所述
S1
中奥氏体不锈钢铸锭材料的点蚀当量值
PREN≥40。
[0009]所述
S4
制管过程中，所述奥氏体不锈钢坯料荒管采用5道次冷轧减径，其中前3道次减径比范围为
18%~25%
，第4道次减径比范围为
5%~10%
，第5道次减径比范围为
10%~15%。
[0010]所述
S4
制管过程中，所述奥氏体不锈钢坯料荒管冷轧时需将温度控制在
450℃~550℃
范围之间，并且冷轧道次间的退火温度范围为
650℃~700℃
之间，时间
1~3
小时
。
[0011]所述
S4
制管过程中，管坯固溶处理热处理参数为：温度大于
1100℃
，时间大于4小时，并空冷至室温
。
[0012]所述<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管，其特征在于：所述油管的化学元素成分按重量百分比为：
C≤0.03%、Si
：
0.15%~0.3%、P
：
≤0.010%、S
：
≤0.005%、 Cr
：
20.0%~24.0%、Mn
：
14.0%~20%、 Ni
：
5.0%~10.0%、Mo
：
3.0%~5.0%、Cu
：
0.25%~0.50%、N
：
0.4%~0.6%、V
：
≤0.1%、Nb
：
≤0.1%、Ca:0.001%~0.003%、Re
：
0.01~0.03%
，余量为
Fe
及不可避免的杂质
。2.
一种如权利要求1所述的酸性腐蚀油气井用奥氏体不锈钢油管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：制备奥氏体不锈钢铸锭：在
0.1~0.5MPa
氮气保护气氛下，以微碳铬铁
、
金属锰
、
镍铁合金
、
钼铁
、
工业纯铁为原料，加入铝或硅钢脱氧剂，采用真空感应炉冶炼，冶炼温度控制在
1500℃~1550℃
范围时添加氮化合金，然后将浇注温度控制在
1450℃~1480℃
范围之间进行氮气保护浇注，制备成奥氏体不锈钢铸锭；
S2
：电渣重熔：将奥氏体不锈钢铸锭制备成电渣重熔用自耗电极，并在氮气保护下进行电渣重熔，在电渣重熔过程中选用对应渣系并采用
Si
或
Ca
进行脱氧，电渣重熔后进行无损探伤
、
夹杂物分析；
S3
：奥氏体不锈钢铸锭锻造：将电渣重熔后奥氏体不锈钢铸锭进行锻造，其中奥氏体不锈钢铸锭加热温度
1200℃~1250℃
，保温时间
2~3
小时，将直径为
300mm~350mm
的奥氏体不锈钢铸锭锻成直径为
200mm~220mm
的钢锭，并控制终锻温度不低于
1050℃
；
S4
：制管：通过热挤压方式将锻造的奥氏体不锈钢铸锭制备成油管的坯料荒管，采用多道次的冷轧方式制备成所需规格油管管坯，再经全管体固溶处理获得奥氏体组织的成品油管管坯，其中各冷轧道次之间进行退火；
S5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何石磊，陈浩明，李远征，任永峰，余晗，苑清英，李超，赵勇，唐家睿，周新义，汪强，田永强，高盟召，张晓华，
申请(专利权)人：宝鸡石油钢管有限责任公司中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：