本发明专利技术涉及一种铁镍铬合金油套管用钢，其重量百分比化学成分为：C≤0.03％，P≤0.015％，S≤0.01％，Si≤0.5％，Mn：0.5-2.0％，Ni：27-29％，Cr：26-28％，Mo：3-4％，Cu：1.5-3％，Al：0.1-0.3％，N：0.001-0.10％，Nb：0.001-0.02％，V：0.001-0.02％，G：22.8-30.8，G＝30N+Ni+Cu-2(Cr-26)-5(Mo-3)-7Si-3Al，其余基本由Fe组成。其油套管的制造方法包括：电弧炉或氩氧脱碳炉冶炼；浇铸成钢锭后，再经过电渣重熔及锻造后获得热挤压锭坯；热挤压锭坯的预加热温度在950-1180℃，锭坯保温时间为每厘米锭坯厚度保温1-5分钟；将挤压出的管坯料浸入水中冷却至50℃以下；管坯料在1050-1150℃进行固溶处理，管坯料的保温时间为每毫米壁厚保温1-5分钟，经固溶处理后的合金金相组织中金属间化合物、碳化物和氮化物的总数量不超过1％。该油套管具有优异的抗点蚀性和抗应力腐蚀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油套管，特别是涉及。这种油套管具有单一的奥氏体组织，其中金属间化合物、碳化物和氮化物等析出相的数量< 1%，具有高力学性能和良好的抗应力腐蚀能，可用于高酸性油气田的开采开发。
技术介绍
随着能源需求的不断增加，可开采油气资源的不断减少，油气资源的开采不得不转向深井、超深井以及强腐蚀性井。这类油气井的特点就是高温、高压、高C02、H2S分压、含有单质硫以及高矿化度。为了满足这类油气井的开采开发需求，越来越多的超高合金油套管产品被开发出来，特别是镍基合金油套管。美国专利US4400211、US4168188 及中国专利 CN1977060A、CN1977058A 等公开了几种对于深井用油套管适合的镍基合金。这些合金可以用于高温、高压、高C02、H2S分压以及高矿化度油气井用油套管的生产，但其中Ni含量在30%以上，合金成本较高，造成油田开采成本过高。美国专利US4840768公开了一种可以用作油井管件的铁镍铬合金，具有较好的抗腐蚀性能，但是该专利公开的成分中C含量高，易形成碳化物，Si含量高，促进有害相的析出，在合金金相组织的控制方面难度较大。
技术实现思路
为了克服现有镍铬铁合金油套管的不足，本专利技术的一个目的是提供一种铁镍铬合金油套管用钢。这种钢具有单一的奥氏体组织，其中铁素体相、σ相(金属间化合物)、碳化物和氮化物等析出相的总量少于I %，具有高力学性能和良好的抗应力腐蚀能，可用于高酸性油气田的开采开发。本专利技术的铁镍铬合金油套管适用于含有H2S、CO2、高浓度卤素离子的油气井开采。为了实现上述目的，本专利技术的铁镍铬合金油套管，以重量百分比计的化学成分为C ^ O. 03%, P ^ O. 015%, S ^ O. 01%, Si ^ O. 5%, Mn 0. 5-2. 0%, Ni :27-29%, Cr 26-28%, Mo 3-4%, Cu 1. 5-3%, Al 0. 1-0. 3%, N 0. 001-0. 10%, Nb 0. 001-0. 02%, V O. 001-0. 02%，该合金具有一个 22. 8 至 30. 8 的 G 值，G 的定义为G = 30N+Ni+Cu-2 (Cr-26)-5 (Mo-3)-7Si-3Al。优选地，C0. 003-0. 03 %，更优选为 O. 003-0. 028 %。优选地，Si0. 01-0. 5%，更优选为 O. 1-0. 45%。优选地，Mn0. 51-1. 9%，更优选为 O. 52-1. 85%。优选地，Ni:27· 01-28. 9%。优选地，Cr:26· 01-27. 8%。优选地，Mo:3· 01-3. 9%。优选地，Cu:1· 51-2. 99%。优选地，Al0. 1-0. 25%，更优选为 O. 11-0. 2% 0优选地，N0. 011-0. 09%，或 N :0· 001-0. 01%。优选地，Nb0. 002-0. 019%。优选地，V:0· 001-0. 019%。除非另有指明，本专利技术中的含量均为重量百分比含量。本专利技术的上述油套管用钢，组织为单一奥氏体，其中金属间化合物、碳化物和氮化物等析出相的数量<本专利技术的另一个目的是提供上述镍铬铁合金油套管用钢得到的油套管，其钢级为90-125ksi。 本专利技术的又一个目的是提供上述镍铬铁合金油套管的制造方法。该方法，包括电弧炉或氩氧脱碳炉冶炼；浇铸成钢锭后，再经过电渣重熔及锻造后获得热挤压锭坯；热挤压锭坯的预加热温度在950-1180°C，锭坯保温时间为每厘米锭坯厚度保温1-5分钟；将挤压出的管坯料浸入水中冷却至50°C以下；管坯料在1050-1150°C进行固溶处理，管坯料的保温时间为每毫米壁厚保温1_5分钟经固溶处理后的合金金相组织中金属间化合物、碳化物和氮化物的总数量不超过1%。优选地，将挤压出的管坯料浸入水中冷却至50°C以下且在I分钟内冷却至100°C以下。优选地，还包括最后冷轧变形，截面减小变形量控制在25-45%之间。采用上述成分和制造方法可以生产屈服强度为90ksi钢级以上的酸性深井用的铁镍铬合金高强度耐腐蚀油套管。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点I)本专利技术采用的合金成分设计与原有技术相比，通过添加N元素，扩大合金的奥氏体区，提高合金对析出相的溶解度。在合金中配合Cu、Mo可以提高合金抗单质硫腐蚀能力，合金在酸性油气井的腐蚀性气氛下具有很高的耐点蚀能力和抗应力腐蚀开裂能力，可与高Ni-Cr-Mo合金相媲美。2)低C、P、S含量高纯净钢设计，提高合金的塑性和韧性。3)通过添加Nb和V等元素，使合金中的C元素形成弥散的碳化物并溶解在奥氏体相的基体中，提高了合金的强度和耐蚀性能。4)通过控制合金的化学成分在合理的G值范围之内，降低了合金形成铁素体相、σ相的危险，使合金具有单一的奥氏体组织，提高合金的耐蚀性能。5)采用本专利技术的制造方法，由于采用快速冷却，避免σ相的析出，提高了油套管的耐蚀性能；获得的奥氏体合金油套管机械性能可以通过冷轧控制其强度即钢级，满足油田、气田不同井深的要求。具体实施例方式以下对本专利技术的特点和有益效果进行较为详细的说明。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的Fe基奥氏体合金中各元素成分的控制理由如下C :尽管C具有扩大合金奥氏体区的作用，但C含量过高时，易形成以M23C6为主的碳化物在晶界析出，降低晶界铬含量，因此合金耐腐蚀性能明显下降，且合金的塑性和韧性降低。因此，本专利技术中C含量在O. 03%以下。优选的C的含量为O. 02%以下，最优选的C的含量为O. 015%以下。P、S :均为伴生的杂质元素。P、S对合金的热加工性能、纯净度产生有害影响，为保证本合金的耐蚀性能，高纯钢的要求是必须的。因而，本专利技术P的含量在O. 015%以下，S的含量在O. 01%以下。为保证合金的韧性，优选的P的含量在O. 01%以下，S的含量在O. 005% 以下。Si :是有效的脱氧剂，但是过多的Si促进σ相和碳化物的形成，从而破坏合金的机械性能和耐腐蚀性。因此,本专利技术中Si的含量在O. 5%以下，优选的Si的含量在O. 4%以下，最优选的Si的含量为O. 3%以下。Mn :也是有效的脱氧剂,而且具有脱S的作用。但是过多的Mn也会促进σ相和碳 化物的形成，从而破坏合金的机械性能和耐腐蚀性。另外Mn含量超过2%以上，会降低合金的锻造性能，因此，本专利技术中Mn的含量在O. 5-2. 0%，优选的Mn的含量在O. 5-1. 5%。Ni :具有极好的奥氏体基体稳定化元素，在Ni稳定的奥氏体基体中可以溶解大量的Cr、Mo等具有耐腐蚀作用的元素，且Ni本身具有极佳的耐腐蚀作用，为了达到这种效果，Ni的含量要在27%以上。但是Ni的价格昂贵，因此合金中Ni的含量过高会导致合金成本大幅度上升。因而，本专利技术中控制Ni的含量在27-29%，优选的Ni的含量在28-29%。Cr :具有很好的抗局部腐蚀和均匀腐蚀能力，但是Cr的含量要在20%以上才能达到上述效果。但是Cr的含量过高，合金就有析出σ相的危险，且降低合金的热加工性能，因此，本专利技术中Cr的含量为26-28%，优选的Cr的含量在26-27%。Mo :有助于提高合金的耐局部腐蚀能力，特别是Cl离子存在的条件下，Mo的加本文档来自技高网...
【技术保护点】
油套管用钢，其以重量百分比计的化学成分为：C≤0.03％，P≤0.015％，S≤0.01％，Si≤0.5％，Mn：0.5？2.0％，Ni：27？29％，Cr：26？28％，Mo：3？4％，Cu：1.5？3％，Al：0.1？0.3％，N：0.001？0.10％，G值为22.8？30.8，G＝30N+Ni+Cu？2(Cr？26)？5(Mo？3)？7Si？3Al。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张春霞，张忠铧，
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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