本发明专利技术涉及一种在硫化氢环境下使用的高频电阻焊石油套管用钢，其成分质量百分比含量为：C：0.15-0.35、Si：0.1-0.6、Mn：0.3-1、P：≤0.015、S：≤0.003、Mo：0.1-0.5、V：0.03-0.2、Nb：0.01-0.05、Ti：0.01-0.05、Al：0.01-0.08、Ca：0.0005-0.005、B：0.001-0.003，余量为Fe和不可避免的杂质，并且其碳当量≤0.43。本发明专利技术提供的石油套管用钢，其能够用于制造80ksi钢级具有良好抗硫化物应力腐蚀开裂的高频电阻焊石油套管，并且还能够适用于CO2气体保护焊工序，提高后续的高频电阻焊石油套管生产效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在硫化氢环境下使用的高频电阻焊石油套管，具体地说，涉及一种在硫化氢环境下使用的高频电阻焊石油套管用钢，以及用该钢种制成的SOksi钢级高频电阻焊石油套管及其制造方法。
技术介绍
API标准规定，石油套管分为无缝管和焊接套管两种类型。相对于无缝管而言，高频电阻焊石油套管具有生产效率高、尺寸精度好、规格范围宽、成本低等显著特点，因此是生产厂家与油田用户的首选品种，一直受到市场的青睐。石油套管所使用的环境很多含有硫化氢等腐蚀介质，不仅能够对管体表面进行均勻腐蚀，还能与钢铁作用生成氢，进入钢铁基体内部，使套管发生应力腐蚀断裂，在极短的时间内失效，从而给油田生产带来极大的经济损失和安全隐患。高频电阻焊石油套管传统的生产工艺是根据套管性能的需要，设计合适的化学成分，冶炼并轧成热轧板卷，将板卷通过成型和高频电阻焊方式制成管料，对钢管焊缝或钢管整体进行热处理，然后对管端进行适当的螺纹加工，最终生产出合格的石油套管。此种套管抗硫性能最薄弱的地方是焊缝区，焊缝区包括熔合线和热影响区，焊缝区在高温作用下晶粒粗大，夹杂物增多，渗透到基体内部的氢容易在晶界和夹杂物处吸附聚集产生氢鼓泡导致氢致开裂，或者氢与晶界的原子反应生成氢化物，使晶界脆化，易产生应力腐蚀开裂。为了提高生产效率，除了需要对板卷边部进行高频电阻焊外，还需对两板卷头尾之间进行(X)2气体保护焊，以便实现多卷连续生产。但是(X)2气体保护焊要求板卷的碳当量低，为了能很好的进行板卷头尾对焊，一般都将板卷的碳当量控制在0. 43以下。国内外对酸性环境下焊管的研究主要是控制夹杂物。例如，日本专利JP62170458 提出加入Ti和^ 作为脱氧剂，代替Al脱氧剂的作用，保证Ti/Al，&/Al或(Ti+&)/Al的比值大于2，Al的含量大于0. 005%，通过控制夹杂物的比例提高韧性和抗氢致开裂性能。 然而，按照该成分设计方案得到的套管钢会形成大量Ti和ττ的碳化物和氮化物，降低了管体的韧性。因此，欧洲专利EP 0270952提出Ti/Al,Zr/Al或(Ti+Zr)/Al的比值小于2，降低Ti和Ir的碳化物和氮化物，同时保证Al2O3的含量小于50%。然而，上述专利申请仅解决了抗氢致开裂这一技术问题，并无法彻底解决抗硫化物应力腐蚀开裂的问题。因此，亟需一种具备高焊接性能和抗硫化物应力腐蚀开裂性能，且生产成本较低的石油套管用钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在硫化氢环境下使用的高频电阻焊石油套管用钢，具有良好的抗硫化氢腐蚀性能，满足具有抗硫化氢腐蚀要求的油气田勘探开发的需要。为实现上述目的，本专利技术所提供的石油套管用钢，其成分质量百分比含量为C: 0. 15-0. 35、Si :0. 1-0. 6、Mn :0. 3-1、P 彡 0. 015、S ≤ 0. 003、Mo :0. 1-0. 5、V :0. 03-0. 2、Nb 0. 01-0. 05、Ti 0. 01-0. 05、Al 0. 01-0. 08、Ca 0. 0005-0. 005、B 0. 001-0. 003，余量为Fe和不可避免的杂质，并且其碳当量< 0. 43。此外，本专利技术还提供了上述石油套管用钢的一种制造方法，依次包括冶炼、浇铸、 轧制、卷取、制管、热处理。优选地，所述轧制的加热温度为1200-1300°c，终轧温度为800-1000°C。优选地，所述卷取的层流冷却温度为650-700°C。优选地，所述制管包括高频电阻焊接和焊缝在线正火热处理两个步骤。优选地，所述热处理包括加热保温和回火两个步骤。更优选地，所述高频电阻焊接温度为1200-1400°C。更优选地，所述焊缝在线正火热处理的温度为880-980°C。进一步优选地，所述加热保温的温度为900-950°C，保温时间为30-60min。进一步优选地，所述回火温度为680-720°C，保温时间为90-150min。下面将进一步说明本专利技术。本专利技术通过优化设计合金成分、较低的夹杂物含量并采用多重焊缝正火在线热处理获得均勻细化的晶粒组织，使高频电阻焊石油套管用钢的抗硫化物应力腐蚀开裂性能得到较大提高。本专利技术在材料中加入Nb、V、Ti、B等微合金元素，通过其析出强化作用和细化晶粒效果，降低晶界缺陷，提高抗硫化物应力腐蚀开裂性能。在成分设计上添加B，利用其对晶界的强化作用，使焊缝和管体区域晶界的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低，阻碍使晶界脆化的氢化物的形成；同时B能使沿晶界的析出物降低，能延迟晶界上的裂纹形成过程，提高套管用钢尤其是焊缝的抗硫化物应力腐蚀开裂性能。同时在焊接完成后进行在线热处理，采用不同的正火工艺细化焊缝区的晶粒，提高其抗硫性能。以下将本专利技术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，太低时效果不明显，太高时会显著降低钢的焊接性能。Si =Si固溶于铁素体以提高钢的屈服强度，不宜过高，太高会使加工和韧性恶化， 低于0. 效果不明显。Mn =Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，含量小于0. 3时作用不明显，含量大于1 %时，将显著增加钢中的组织偏析，影响热轧组织的均勻性及抗硫性能。Mo:主要是通过碳化物及固溶强化形式来提高钢的强度及回火稳定性，含量过高会降低钢的韧性。V =V能够细化晶粒，形成碳化物，能显著提高钢的强度，但含量达到一定量时，其效果增加便不明显。Nb :Nb是细晶和析出强化元素，可弥补因碳降低而引起的强度的下降，含量小于 0.01%时作用不明显，因其价格昂贵，所以要限制使用量。Ti =Ti是强碳氮化物形成元素，显著细化奥氏体晶粒，可弥补因碳降低而引起的强度的下降，若含量太高，易形成粗大的TiN，降低材料性能。B =B可以增加淬透性，能有效的强化晶界，使沿晶界的析出物降低，能延迟晶界上的裂纹形成过程，提高抗硫化物应力腐蚀开裂性能，含量小于0. 001 %时作用不明显，含量太高则炼钢难以精确控制。P、S :P和S是钢中的有害杂质元素，含量过高会恶化抗硫化物应力腐蚀开裂性能和钢的韧性，因此应尽量降低钢中的P、S含量。与现有石油套管用钢相比，本专利技术具有以下有益效果(1)本专利技术提供的石油套管用钢，其能够用于制造SOksi钢级具有良好抗硫化物应力腐蚀开裂的高频电阻焊石油套管，并且还能够适用于CO2气体保护焊工序，提高后续的高频电阻焊石油套管生产效率；(2)本专利技术提供的所述石油套管用钢焊缝多重正火热处理的方法，其能够细化焊缝晶粒，提高组织均勻性，改善焊缝的抗硫化物应力腐蚀开裂性能。(3)本专利技术提供的高频电阻焊石油套管用钢，其符合SOksi钢级要求，可以广泛用于石油开采；(4)本专利技术所使用的材料合金成本低，具有重大的经济效益。具体实施例方式实施例1实施例1化学成分见表1。钢水经转炉冶炼，浇铸，加热至1220°C加热后轧成板带， 终轧温度850°C，层流冷却至650°C，卷曲成热轧卷；高频电阻焊温度为1400°C、焊接速度为 15m/min ；三道焊缝在线正火热处理温度分别为980°C、950°C、920°C。整管热处理加热温度 9500C，保温40min后水淬，回火温度720°C，保温时间90min，力学性能和抗硫化物应力腐蚀开裂性能如表2所示。实施例2实施例2化学成分本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高频电阻焊石油套管用钢，其成分质量百分比含量为：Ｃ： ０．１５－０．３５Ｓｉ： ０．１－０．６Ｍｎ： ０．３－１Ｐ： ≤０．０１５Ｓ： ≤０．００３Ｍｏ： ０．１－０．５Ｖ： ０．０３－０．２Ｎｂ： ０．０１－０．０５Ｔｉ： ０．０１－０．０５Ａｌ： ０．０１－０．０８Ｃａ： ０．０００５－０．００５Ｂ： ０．００１－０．００３余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，并且其碳当量≤０．４３。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董晓明，田青超，史宏德，
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
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