本发明专利技术涉及一种石油套管用钢，其成分质量百分比为：C：0.05-0.10％，Si：0.10-0.30％，P≤0.015％、S≤0.003％、Mn：0.1-0.3％，Cr：2-2.5％，Al：0.01-0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％，碳当量不高于0.6。本发明专利技术还涉及由上述钢制成的石油套管。其制造方法包括：石油套管用钢的热轧工艺：终轧温度850-890℃，卷取温度620-660℃；板卷对焊的二氧化碳气体保护焊接工艺：送丝速度12-14m/min，电流557-561A，焊接速度52-54cm/min，气体流量23-25L/min；整管热处理，包括900-950℃加热保温40-70min，水淬后620-650℃回火，保温60-80min。本发明专利技术的高频电阻焊石油套管具有80ksi钢级以及良好抗二氧化碳腐蚀性，其成品管的年平均腐蚀速率为常规N80油井管年平均腐蚀速率1/3以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种石油套管，具体地，涉及一种在二氧化碳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钢级具有抗CO2腐蚀性能的高频电阻焊石油套管及其制造方法。
技术介绍
目前，油气田的开发所使用的油井管产品的CO2腐蚀问题越来越显著，在含CO2和氯离子的腐蚀环境中，国外大多使用价格昂贵的无缝13Cr不锈钢管材，可有效地保证油田长期安全、高效的生产，国内部分油田采用无缝13Cr产品，也有的用户采用价格较低的无 缝3Cr产品。但从经济性而言，因我国油田多数属于贫矿低渗透油田，且开采寿命较短，大多在10年以下，使用价格较高的无缝13Cr或3Cr油井管产品经济性较差，故很多油田目前还在广泛使用常规普碳钢油井管材，导致出现多起严重的CO2腐蚀事故，同时具有良好的耐腐蚀性能和价格优势的产品是用户迫切需要的。随着纯净钢、控轧控冷、高频电阻焊接及无损检测和计算机技术的发展，ERff焊接石油套管生产技术水平迅速提升。焊接油套管由于其工艺和成本的优势正在逐步取代无缝油套管在油气开采领域的应用。ERW套管具有尺寸精度高、力学性能稳定、抗压溃性能好及抗爆裂性能高等优势且生产成本明显低于同钢级的无缝钢管，越来越多的国家开始推广普及ERW焊管。目前各厂家已开发出J55、K55、N80等API油井管产品，但是，到目前为止市场上还不存在具有良好抗CO2腐蚀性能80ksi钢级ERW焊接油套管产品。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，将热轧板通过成型工序进行弯曲，通过高频电阻焊工序制成钢管，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。为了提高生产效率，除了需要对热轧板卷边部进行高频电阻焊外，还需对两板卷头尾之间进行CO2气体保护焊，以便实现多卷连续生产。但是为了防止板卷在成型弯曲的过程中发生断带，要求CO2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O. 43以下。国际焊接学会推荐的碳当量公式为CE(IIff) = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15+Si/24(% )当板厚小于20mm，CE(IIff) < O. 40%时，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；而CE(IIW) = 0.40%-O. 60%，特别当大于O. 5%时，钢材易于淬硬，焊接前需预热。所以ERW直缝焊管机组对所制造产品的碳当量要求是小于O. 43，保证板卷间的横焊缝在排辊成型过程中不发生断裂。有关抗CO2腐蚀(或同时抗CO2和H2S腐蚀)用的合金钢大多是13Cr、15Cr以及22Cr双相不锈钢等高合金产品，碳当量都超过O. 6，适用于无缝钢管的生产，不适合生产ERff 焊接套管。如 CN1401809A、CN1292429A、CN1487112A 等。因此，需要一种适合在二氧化碳环境下使用的高频电阻焊石油套管用钢。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种适合在二氧化碳环境下使用的高频电阻焊石油套管用钢。 本专利技术的另一个目的是提 供SOksi钢级抗二氧化碳腐蚀的低合金高频电阻焊石油套管及其生产方法，具有良好的抗二氧化碳腐蚀性能，满足具有抗二氧化碳腐蚀要求的油气田勘探开发的需要。为达到上述目的，本专利技术的具有抗CO2腐蚀的石油套管用钢，其成分质量百分比为C 0. 05-0. 10%, Si 0. 10-0. 30%, P ^ O. 015%, S ^ O. 003%, Mn :0. 1-0. 3%, Cr 2-2. 5%, Al 0. 01-0. 04%，其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于O. 05wt%,碳当量不高于O. 6。本专利技术的一种二氧化碳腐蚀环境下使用的石油套管用钢，其经炼钢、铸造、热轧、成型、焊接、热处理后能够用于制造SOksi钢级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，保证能够进行后续的高频电阻焊石油套管生产，成品管的年平均腐蚀速率为API常规N80油井管年平均腐蚀速率1/3以下。本专利技术的第二个目的在于提供一种所述石油套管用钢的二氧化碳气体保护焊方法，使可生产的钢种碳当量从O. 43提高到O. 6，同时保证焊缝在成型过程中不断裂。本专利技术所提供的高频电阻焊石油套管可以采用以下方法制造，包括石油套管用钢的热轧工艺终轧温度850-890°C，卷取温度620_660°C ;终轧温度太低，强度太高，可能损伤轧制设备；温度太高，再结晶细化晶粒效果不明显。卷取温度太低，热轧板强度太高，成型难度大；温度太高，热轧板韧性指标偏低。板卷对焊的二氧化碳气体保护焊接工艺送丝速度12-14m/min,电流557-561A,焊接速度52-54cm/min，气体流量23-25L/min。焊接工艺参数超出上述范围，焊接质量下降，易产生断带。整管热处理，包括900-950°C加热保温40_70min，水淬后620°C _65(TC回火，保温60-80min。淬火温度太低，不能充分奥氏体化；温度太高，晶粒粗大。回火温度太低，强度超出80钢级的要求，温度太高，达不到80钢级的要求。以下将本专利技术合金成分的设计机理作详细说明C 0. 05-0. 10%, 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 :0. 1-0.3%, 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O. I %效果不明显。Mn :0. 1-0. 3%, Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，其含量对抗腐蚀性能影响较小，适当降低锰含量可以控制碳当量，有利于提高焊接性能。Cr =Cr的加入对提高钢的强度和抗CO2腐蚀性能有很大作用。在此成分体系下，Cr含量小于2%时，钢抗CO2腐蚀性能提高幅度不明显，高于2. 5%时，碳当量太高，二氧化碳气体保护焊的焊接性能变差。P和S是钢中的有害杂质元素，含量过高会恶化和钢的韧性，因此应尽量降低钢中的磷、硫含量。本专利技术中控制P彡O. 015%、S彡O. 003%，优选地，P彡0.010%。Al :A1是传统脱氧固氮元素，可细化晶粒，按重量百分比宜采用含量O. 01-0. 04% ；有益效果本专利技术提供的石油套管用钢，其能够用于制造SOksi钢级具有良好抗二氧化碳腐蚀的高频电阻焊石油套管，成品管的年平均腐蚀速率为常规N80油井管年平均腐蚀速1/3以下。本专利技术提供的所述石油套管用钢的二氧化碳气体保护焊方法，使可生产的钢种碳当量从O. 43提高到O. 6，同时保证焊缝在成型过程中不断裂。本专利技术提供的高频电阻焊石油套管，其符合SOksi钢级要求，可以广泛用于石油开采；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。附图说明 图I是本专利技术实施例I钢的弯曲试验合格的照片。图2是比较例I钢的弯曲试验不合格的照片。图3a是本专利技术的实施例I钢进行高压釜腐蚀试验后的试验表面形貌。图3b是比较例钢进行高压釜腐蚀试验后的试验表面形貌。具体实施例方式以下通过具体实施例的说明，将更清楚本专利技术的特点和优点。表I是本专利技术的实施例和比较例的化学成分。表I实施例和比较例的化学成分(wt % )本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石油套管用钢，其成分质量百分比为：C：0.05？0.10％，Si：0.10？0.30％，P≤0.015％、S≤0.003％、Mn：0.1？0.3％，Cr：2？2.5％，Al：0.01？0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％，碳当量不高于0.6。
【技术特征摘要】
1.一种石油套管用钢，其成分质量百分比为C :0. 05-0. 10%, Si 0. 10-0. 30%,P ≤ O. 015%,S ≤ O. 003%,Mn 0. 1-0. 3%, Cr :2_2· 5%, Al 0. 01-0. 04%，其余为 Fe 和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于O. 05wt%，碳当量不高于O. 6。2.如权利要求I所述的石油套管用钢，其特征在于，P^O.010%。3.如权利要求I或2所述的石油套管，其成分质量百分比为C:0. 05-0. 10%, Si O. 10-0. 30%, P ≤ O. 015%, S ( O. 003%, Mn 0. 1-0. 3%, Cr :2_2· 5%, Al 0. 01-0. 04%,其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于O. 05wt%，碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：董晓明，田青超，何利舰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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