一种中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管转让专利
申请号 : CN202110010761.5
文献号 : CN112813359B
文献日 : 2022-04-15
发明人 : 石晓霞 , 米永峰 , 张行刚 , 郭志文 , 丰小冬 , 詹飞 , 王栋 , 田伟 , 张海燕
申请人 : 包头钢铁(集团)有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.24~0.27%;Si 0.20~0.30%;Mn 0.30~0.50%;P≤
0.008%;S≤0.003%;Cr 1.00~1.10%;Mo 0.70~0.90%;V 0.04~0.06%;Nb 0.01~
0.02%;Al 0.010~0.030%;稀土元素RE 0.0001~0.0030%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质;其具体制备过程如下:S1、高炉铁水挑选低磷铁水,将高炉铁水进行预脱硫处理,使得铁水中的S元素的质量百分比含量降低到0.008%以下;
S2、将预处理之后的铁水兑入顶底复吹转炉,采用单渣工艺冶炼,控制终渣碱度不大于
3.0,出钢过程中加入Cr、Mo合金进行合金化,出钢过程挡渣或扒渣;
S3、将钢水转入LF炉进行精炼,精炼全程吹氩,保证钢水温度控制在1580℃±10℃;加入钒铁铌铁进行微合金化,采样对钢水成分进行检测,根据检测结果进行造渣脱硫及合金元素成分调整;
S4、LF炉精炼结束将钢水送入VD炉进行真空处理,真空度≤0.10kPa,深真空时间≥15分钟,抽真空之后采用压入法加入稀土铁合金;
S5、经过VD炉真空处理后的钢水静置5‑8分钟,送入钢包回转台进行圆坯连铸,采用低拉速恒速控制,为保证铸坯质量,结晶器和末端电磁搅拌同时进行,全程氮气保护浇注,控制钢水过热度ΔT≤27℃;
S6、铸坯经过矫直之后进行火焰切割,圆管坯放入缓冷坑缓冷,缓冷时间不小于48小时;
S7、连铸圆管坯运送到环形加热炉进行加热,环形炉各段温度的控制范围见下表:S8、将加热好的管坯进行热定心,采用菌式穿孔机穿孔,利用PQF轧管机组进行连续轧制,先后经过张力减径、冷床冷却和定尺锯切,制备成轧管;
S9、经检查几何尺寸及表面质量合格的钢管进行水淬调质热处理,热处理制度为:890℃±10℃保温30min~50min,钢管出炉进行水淬到室温,720℃±20℃保温60min~80min回火、空冷;
S10、热处理后执行带温矫直,钢管矫直时的温度≥590℃。
2.根据权利要求1所述的中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.25%;Si 0.21%;Mn 0.50%;P 0.006%;S
0.0023%;Cr 1.01%;Mo 0.70%;V 0.050%;Nb 0.01%;Al 0.020%;稀土元素RE
0.0022%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.25%;Si 0.22%;Mn 0.35%;P 0.006%;S
0.0023%;Cr 1.02%;Mo 0.75%;V 0.040%;Nb 0.01%;Al 0.010%;稀土元素RE
0.0018%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.24%;Si 0.20%;Mn 0.38%;P 0.006%;S
0.0023%;Cr 1.05%;Mo 0.71%;V 0.042%;Nb 0.01%;Al 0.019%;稀土元素RE
0.0029%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.26%;Si 0.26%;Mn 0.39%;P 0.006%;S
0.0023%;Cr 1.08%;Mo 0.82%;V 0.045%;Nb 0.01%;Al 0.020%;稀土元素RE
0.0013%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.27%;Si 0.29%;Mn 0.35%;P 0.006%;S
0.0023%;Cr 1.10%;Mo 0.83%;V 0.060%;Nb 0.02%;Al 0.015%;稀土元素RE
0.0026%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管的制备方法,其特征在于,其包括如下质量百分比的化学成分:C 0.27%;Si 0.29%;Mn 0.35%;P 0.006%;S
0.0023%;Cr 1.10%;Mo 0.83%;V 0.060%;Nb 0.002%;Al 0.020%;稀土元素RE
0.0017%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
说明书 :
一种中碳低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管
技术领域
背景技术
采过程中井喷事件时有发生,有毒气体硫化氢泄露后会造成非常严重的环境污染,甚至人
员伤亡事件。相关文献报道,国内约有1/3的油气田均含有不同程度的硫化氢腐蚀,因此,开
发满足于硫化氢腐蚀工况的油井管成为行业热门话题,相关技术人员及专家在该领域做了
大量的工作,提出了一定的技术理论,开发了抗硫化氢腐蚀80S(S)、90S(S)、95S(S)中高钢
级油井管,这些产品均取得了良好的市场推广应用。而高钢级抗硫化氢腐蚀油井管,由于屈
服强度提高对硫化氢应力腐蚀极为敏感,采用常规Cr‑Mo钢生产该产品还有一定的困难。近
年来,相关技术人员研究发现,稀土对降低氢致脆性开裂敏感性有积极贡献,因此本专利在
中碳CrMo钢的基础上,通过V、Nb、RE微合金化进行钢种创新设计,结合企业现有装备水平对
设计的中碳Cr‑Mo‑Nb‑V‑RE低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管进行制备。
B、Ti结合钙处理技术,制造了一种80‑90ksi钢级抗硫化氢腐蚀油套管,本专利抗硫化氢腐
蚀主要合金元素为Mo,微合金元素为Nb、V、RE,在成分设计上与本专利有差别,产品达到的
力学性能有差别。
级抗硫化氢腐蚀油套管,冶炼工艺采用电弧炉熔炼,而本发明采用转炉冶炼,本发明冶炼成
本较低,另外钢的洁净度及质量稳定性控制也占明显优势。
RE设计思路,前者采用电弧炉冶炼、炉外精炼、真空脱气和钙处理后后连铸成圆管坯,本专
利采用转炉冶炼、炉外精炼、VD真空处理后连铸成圆管坯,管坯制造成本相对较低,管坯质
量保证良好。
发明内容
Cr 1.00~1.10%;Mo 0.70~0.90%;V 0.04~0.06%;Nb 0.01~0.02%;Al 0.010~
0.030%;稀土元素RE 0.0001~0.0030%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避
免的杂质;其具体制备过程如下:
其他合金元素成分调整;
注,控制钢水过热度ΔT≤27℃;
80min回火、空冷;
元素RE0.0022%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
元素RE 0.0018%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
元素RE 0.0029%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
元素RE 0.0013%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
元素RE 0.0026%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
元素RE 0.0017%;Ni<0.10%;Cu<0.10%;余量为Fe及其不可避免的杂质。
较高、生产成本相对较低;
法),有利于制品抗硫化氢腐蚀;
索氏体,非金属夹杂物均小于0.5级;抗硫化氢腐蚀性能:按照NACE Standard TM 0177‑
2005标准A方法,采用光滑拉伸试样法试验恒定应力为644MPa,经过硫化氢饱和的A溶液连
续720小时浸泡,试样保持完好,未出现开裂、也未出现破坏性裂纹。
具体实施方式
轧制、调质工艺生产出一种残余应力低、夹杂含量少、强韧性能匹配好的中碳Cr‑Mo‑Nb‑V‑
RE低合金高强度抗硫化氢腐蚀油井管。
0.003;Cr 1.00~1.10;Mo 0.70~0.90;V 0.04~0.06;Nb 0.01~0.02;Al 0.010~0.030;
稀土元素RE 0.0010~0.0030;Ni<0.10;Cu<0.10;余量为基体Fe。
冷床冷却→定尺锯切→钢管几何尺寸及表面质量检查→调质处理→带温矫直→无损探伤
→水压试验→通径检测→螺纹加工。
炼,转炉冶炼出钢前加入Cr、Mo合金,出钢完成进入LF精炼、此过程中加入钒铁铌铁微合金
化,另外根据出钢前钢水化学成分及钢水温度进行出钢温度及成分调整,精炼完成后进入
VD炉工位进行真空脱气处理,脱气后加入稀土微合金,静止5‑8分钟进行圆坯连铸,连铸坯
切割成管坯进入缓冷坑环冷48小时,运输到环形加热炉进行加热,采用菌式穿孔机穿孔、
PQF连续管机及定径机进行轧制,轧管在步进式加热炉内加热后进行水淬,通过回火保证产
品的显微组织及力学性能,各项指标合格的产品进行端部螺纹加工制成油井管成品。
其他合金元素成分调整;
气保护浇注,控制钢水过热度ΔT≤27℃;
℃±20℃保温60min~80min回火、空冷。
显微组织、晶粒度及硫化氢应力腐蚀性能见表3、表4及表5。
的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。