高强度马氏体铁素体双相不锈钢耐腐蚀油套管及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.05～0.10%、Si：0.1～0.4%、Mn：0.20～1.0%、P：0.03%以下、S：0.01%以下、Cr：13.5～15.0%、Ni：0.5～1.5%、Mo：0.2～1.0%、Nb：0.005～0.02%、N：0.01～0.10%、O：0.004%以下，并且满足Cr+1.5Mo+2Ni+16N≥17和Ni+30(C+N)+8Nb≥3.5，其中Cr、Ni、Mo、Si、Nb、Mn、C、N为元素的重量百分数含量，其余为Fe和不可避免的杂质；具有耐腐蚀性能优良，屈服强度在110ksi以上。钢管通过实施淬火+回火处理，金相组织中以马氏体相为主体，含有铁素体相在2～10%。该钢管表现出优良的耐CO2腐蚀性能和低温冲击韧性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，其成分重量百分比为：C：0.05～0.10%、Si：0.1～0.4%、Mn：0.20～1.0%、P：0.03%以下、S：0.01%以下、Cr：13.5～15.0%、Ni：0.5～1.5%、Mo：0.2～1.0%、Nb：0.005～0.02%、N：0.01～0.10%、O：0.004%以下，并且满足Cr+1.5Mo+2Ni+16N≥17和Ni+30(C+N)+8Nb≥3.5，其中Cr、Ni、Mo、Si、Nb、Mn、C、N为元素的重量百分数含量，其余为Fe和不可避免的杂质；具有耐腐蚀性能优良，屈服强度在110ksi以上。钢管通过实施淬火+回火处理，金相组织中以马氏体相为主体，含有铁素体相在2～10%。该钢管表现出优良的耐CO2腐蚀性能和低温冲击韧性。【专利说明】
本专利技术涉及原油或天然气的油井、气井用的油套管，特别涉及一种，适合含有二氧化碳气体(co2)、氯离子(Cl-)等非常严重腐蚀环境的油井、气井用，具有优良的耐腐蚀性能和冲击韧性。
技术介绍
随着我国石油天然气开发力度的加大，采集油气的油井套管和油管面临着高温高压、高含co2、cr等共存的强腐蚀环境。另外，由于许多油气资源位于较为寒冷的地区，在冬季节作业时，气温可以达到零下20度甚至更低。针对这样的环境，一般都需要高合金的产品才能够满足抗腐蚀的要求，如超级马氏体不锈钢、双相不锈钢等。但对于一些油气资源丰度不高的区块，选择超级马氏体不锈钢、双相不锈钢等合金含量在20%以上的产品所带来的成本压力是低储量油田无法接受的。因此经济型的耐蚀合金油套管产品的开发对这类油气资源的开采具有重要意义。传统的耐蚀合金油套管产品如API5CT规范中的L80-13Cr，其钢种为0.2%的C和13%的Cr，该钢种可用于生产80KSI钢级的油套管产品，但若通过热处理强度提高到110KSI，则冲击韧性显著降低到甚至只有几个焦耳，因此不适用于生产高钢级产品。为了获得高强度、高韧性和耐腐蚀兼具的不锈钢管，通常的做法都是降低C含量同时提高合金含量。中国专利申请号CN200780000784.6提供了一种兼具屈服强度为IlOksi级的高强度和优良的低温韧性的油井管用无缝钢管及其制造方法。对含有0.01%以下的C，添加10~14%的Cr，0.1~4.0%的Ni的马氏体不锈钢管采用Ac3相变点以上的淬火温度后，从该淬火温度开始以气冷以上的冷却速度冷却至100°c以下的温度区域的淬火处理后，施加超过450°C、550°C以下的回火温度并冷却的回火处理获得了兼具屈服强度为IlOksi级的高强度和vTrs:-60°C以下的优良的低温韧性的油井管用马氏体类无缝不锈钢管。该专利由于C含量低，为获得一定的强度，只能采用较低的回火温度。对于马氏体不锈钢来说，低的回火温度会导致较高的残余应力，从而增加应力腐蚀开裂的敏感性。中国专利申请号CN200880131002.7提供了一种油井管用马氏体系不锈钢无缝钢管及其制造方法，通过对含有0.02%以下的C的钢种添加10~14%Cr，3%以下的Ni，0.05%以下的N，特别是复合添加0.03~0.2%的Nb的马氏体系不锈钢无缝钢管进行加热至Ac3相变点以上以空冷以上的冷却速度冷却至100°C以下的淬火配合加热至550°C以上的回火可以得到具有析出Nb量达到0.020%以上的回火马氏体组织，屈服强度YS为95ksi级(665~758MPa)级的高强度和vTrs:-40°C以下的优良的低温韧性。该专利由于添加了 Nb，在回火过程中形成的Nb的碳化物降低了马氏体不锈钢的冲击韧性，因此该钢种适用于制造95ksi钢级的产品，而无法用于高强度IlOksi及以上的钢管生产。中国专利申请号CN200380106684.3提供一种对特定成分限定了钢组成的马氏体不锈钢。其成分特征是:含有C:0.005~0.04%、Cr: 10~15%、Ni:4.0~8%、Mo:2.8~5.0%，并且金属组织主要是回火马氏体、回火时析出的碳化物及回火时微细析出的Laves相或σ相等金属间化合物构成。该不锈钢具有0.2%耐力在860MPa以上的高强度，并且具有优良的耐二氧化碳气体腐蚀性及耐硫化物应力腐蚀破裂性可以作为油井管及可以广泛用于其他用途的实用性高的钢而在广泛的领域中使用。该专利添加了大量的N1、Mo等贵金属，成本是一般低产出油气井无法承受的。中国专利申请号CN200480023557.1提出一种耐腐蚀性优良的高强度油井用不锈钢管。其成分特征为，含有c:0.005%以上、0.05%以下，S1:0.05%以上、0.5%以下，Mn:0.2%以上、1.8%以下，Cr:15.5%以上、18%以下，N1:1.5%以上、5%以下，Mo:1%以上、3.5%以下，V:0.02%以上、0.2%以下，N:0.01%以上、0.15%以下，通过实施淬火+回火处理，可以得到具有以马氏体相作为基相，含有铁素体相在10%以上、60体积％以下，或者还含有30体积％以下的奥氏体相的组织。该不锈钢管具有YS超过654MPa的高强度，并且，即使在含有C02、Cl-等230°C高温的严酷腐蚀环境下，也能表现出优良的耐CO2腐蚀性。该专利通过低碳、添加大量合金元素的方法提高耐腐蚀性能，但由于N1、Mo等合金含量高，成本较高。另外，由于含有奥氏体组织，使得该钢管的强度做到95ksi，难以满足深井的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该不锈钢钢管具有满足深的油气井使用的高强度，在150°C的高温含有CO2的环境下优良的耐腐蚀性能，同时具有较低成本的经济性，与传统的马氏体不锈钢相比在IlOksi及以上钢级_20°C低温冲击韧性可达到40J以上。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是:本专利技术采用中等含量的C，通过提高Cr的含量，复合添加少量的N1、Mo设计，并对所涉及的组织控制、耐腐蚀性能及热加工性能等进行了系统的研究。为提高不锈钢的耐腐蚀性能，添加Cr、N1、Mo等含量是通常的做法。而N1、Mo等为贵金属元素，添加过多的N1、Mo等必然会导致成本的增加，而不利于低产出油气资源开采时选用。但为了保证高温，特别是150°C以上的高温，N1、Mo、Cr以及奥氏体形成元素N可以通过调整成分以满足下列式(I)来保证其在150°C以上的高温含有CO2环境下优良的耐腐蚀性能的要求。Cr+1.5Mo+2Ni+16N ^ 17 (I)另一方面，对于Cr-Fe合金体系，为提高耐腐蚀性能而增加的Cr含量，会导致在铸锭乃至热加工过程中生成较多的铁素体。铁素体过多时，热加工性能下降，同时强度降低。在不锈钢体系中，N1、C、N等均为奥氏体形成元素，这些元素的添加有助于控制铁素体的含量在一定的范围之内。另外，Nb的微合金化作用可以细化晶粒，减少M23C6等碳化物在铁素体和马氏体晶界及相界析出，提高耐腐蚀性能。研究发现在满足(I)式的同时，成分还需要满足下列式(2)，可保证铁素体的数量对热加工性能不产生影响，同时经过淬火+回火热处理后具有IlOksi以上的屈服强度。Ni+30 (C+N) +8Nb ≥ 3.5 (2)本专利技术的高强度马氏体铁素体双相不锈钢耐腐蚀油套管，其成分重量百分比为:C:0.05 ~0.10%、Si:0.1 ~0.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
高强度马氏体铁素体双相不锈钢耐腐蚀油套管，其成分重量百分比为：C：0.05～0.10%、Si：0.1～0.4%、Mn：0.20～1.0%、P：0.03%以下、S：0.01%以下、Cr：13.5～15.0%、Ni：0.5～1.5%、Mo：0.2～1.0%、Nb：0.005～0.02%、N：0.01～0.10%、O：0.004%以下，并且满足Cr+1.5Mo+2Ni+16N≥17和Ni+30(C+N)+8Nb≥3.5，其中Cr、Ni、Mo、Si、Nb、Mn、C、N为元素的重量百分数含量，其余为Fe和不可避免的杂质；具有耐腐蚀性能优良，屈服强度在110ksi以上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张春霞，刘耀恒，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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