一种经济型耐H2S腐蚀的连续油管用钢及生产方法与流程

allin2026-05-09  18


本发明涉及一种石油管线用钢及生产方法,具体属于一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢及生产方法。


背景技术:

1、连续油管作为一种用于油田作业工具,需承受高压、疲劳甚至含h2s的腐蚀环境。常规的连续油管,由于成分及工艺设计原因,连续油管中的硬相组织偏析容易成为氢致开裂的通道,从而造成连续油管失效。

2、经检索:

3、中国专利申请号为202010343865.3的专利文献,公开了《一种调质型连续油管用钢、钢带及油套管的制备方法》。其含有质量百分比如下的下述化学元素:c:0.15-0.35%、si:0.08-0.30%、mn:0.50-1.80%、p≤0.015%、s≤0.005%、cr:0.40-0.80%、nb:0.01-0.05%、ti:0.01-0.03%、mo:0.05-0.38%、b:0.0003-0.0015%、ca:0.001-0.004%、a1:0.01-0.05%、0<n≤0.006%;制得的钢管具有超高的强度,组织性能均匀,具有较好的疲劳寿命和耐腐蚀性能。通过该专利实施,其虽可获得超高强度调质型连续油管,但从其组织及硬度等特性来看,不具备良好抗h2s腐蚀性能。

4、中国专利申请号202210921398.7的专利文献,公开了《一种不锈钢连续油管及其制备方法》,其包括:将索氏体不锈钢钢带进行对焊接长,对焊缝区域依次进行冷却、回火和碾压处理;对接长的索氏体不锈钢钢带进行卷曲成型;对卷曲成型的索氏体不锈钢钢带进行直焊缝焊接;对焊缝进行淬火处理,对焊缝及所述连续油管进行回火处理,得到金相组织为索氏体的不锈钢连续油管。其由于添加的cr含量在13-15%,即很高,虽然具备良好的抗h2s腐蚀性能,但不具备经济型。


技术实现思路

1、本发明在于克服现有技术存在的既不经济,又耐h2s腐蚀能力差的不足,提供一种即相对经济,又使钢板抗hic及抗sscc腐蚀能力经调质后不会存在开裂的经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢及生产方法。

2、实现上述目的的措施:

3、一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢,其组分及重量百分比含量为:c:0.07~0.25%,si:≤0.48%,mn:0.33~1.28%,p:≤0.016%,s:≤0.0013%,al:0.014~0.041%,nb:0.008~0.057%,n:≤0.0043%,o:≤0.0023%,且在cu:≤0.37%、ni:≤0.22%、cr:≤3.13%、mo:≤0.31%、v:≤0.072%、,ti:≤0.021%、b:≤0.0005%中任意两种及以上,但不包括全部同时添加;并控制ca在0.0010~0.0025%或mg在0.0006~0.0020%,或ca及mg在各自范围内任意复合,其余为铁和不可避免的杂质。

4、优选地:在要混合添加的如下元素中,其重量百分比含量在:cu:≤0.32%、ni:≤0.19%、cr:≤2.93%、mo:≤0.28%、v:≤0.067%、、ti:≤0.019%、b:≤0.00045%。

5、优选地:ca重量百分比含量在0.0013~0.0020%或mg重量百分比含量在0.0008~0.0016%。

6、生产一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢的方法,其步骤:

7、1)常规冶炼后连铸成批;期间,在rh处理结束后进行ca处理或mg处理或ca-mg复合处理,其处理用量根据权项1所限定进行;

8、2)对铸坯进行加热,控制铸坯加热温度在1150~1250℃,并同时控制t·(20+lg(t))/10000在2.30~2.55,式中:

9、t—为铸坯加热期间出现的最高温度,单位为℃;

10、t—为自1150℃至加热结束时所用时间,单位为h;

11、3)进行轧制,并控制终轧温度不低于800℃;

12、4)进行冷却,在冷却速度不低于50℃/s下冷却至卷取温度;

13、5)进行卷取,并控制卷取温度在520~650℃。

14、优选地:控制终轧温度在815~895℃。

15、优选地:卷取温度在526~632℃。

16、优选地:冷却速度在55~95℃/s。

17、其在于:rh处理结束后进行ca处理或mg处理或ca-mg复合处理,其处理用量根据权项1所限定进行。

18、本发明中各组分及主要工艺的作用及机理:

19、碳(c):最经济的间隙固溶强化元素,也是强淬透性元素,在淬火中促进马氏体生成,并在回火过程中弥散析出碳化物,获得良好的强韧性匹配。同时弥散的碳化物颗粒可以作为氢陷阱,提升材料的抗h2s腐蚀性能;但c含量过高时,易导致严重成分偏析,导致局部微观硬度过高,成为氢致开裂源。适宜的c含量在0.07-0.25%。

20、硅(si):主要起固溶强化作用,有益于辅助冶炼过程中脱硫,但过高的si容易导致表面氧化铁皮难以去除,并在冷却过程中导致冷却不均,进而导致材料硬度不均,劣化材料的抗氢脆性能。适宜的si含量应低于0.48%。

21、锰(mn):可提高钢的淬透性,并显著提升钢的屈服和抗拉强度。但mn属于易偏析元素,会增加偏析部位奥氏体稳定性,相变过程中进一步加剧c往偏析部位的扩散,最终形成脆硬的马氏体相,对材料的韧性不利;尤其在板厚中心的严重偏析往往都是断口分离的重要原因。mn的适宜添加量为0.33~1.28%。

22、铬(cr):可提高钢的淬透性,并显著提升钢的屈服和抗拉强度,并有利于促进钢的表面形成致密氧化膜,降低氢脆风险。但cr属于贵重合金,添加含量过多易导致成分过高。cr的适宜添加量为≤3.13%。

23、钼(mo):可提高钢的淬透性,以及高温回火性能稳定性,并可以形成mo的碳化物,提供氢陷阱,提升材料抗氢性能。mo同样为贵重合金,适宜添加量为≤0.31%。

24、铌、钒(nb、v):易与c结合形成微合金析出物,并作为重要的氢陷阱,提升材料的抗氢性能;同时弥散分布的微合金析出物也有益于提升材料强度。适宜的nb含量为0.008~0.057%,v含量为≤0.072%。

25、铜、镍(cu、ni):cu具有一定的固溶强化作用,以及提升钢的耐蚀性能,但cu不宜单独添加;ni可以提升材料的低温韧性,且能改善因cu导致的表面脆性。当为了改进耐均匀腐蚀性能需要时,可适当添加cu、ni,其适宜添加量cu:≤0.37%,ni:≤0.22%。

26、钙、镁(ca、mg):ca、mg可以同s结合,避免mns的形成,提升材料抗酸性能;同时mg可以使夹杂物分布更加弥散,成为固氢质点,且提升材料细化焊缝及热区晶粒的作用,提高焊缝及热区韧性。

27、本发明之所以控制铸坯加热温度在1150~1250℃,是由于温度过低时,合金元素固溶不充分,不利于材料偏析控制,温度过高时晶粒粗大对材料韧性不利;同时控制t·(20+lg(t))/10000介于2.30~2.55(其中t为最大加热温度(℃),t为1150℃以上加热时间(h)),在此区间获得良好的固溶效果和晶粒尺寸。

28、本发明之所以控制终轧温度不低于800℃,是由于避免表层双相轧制,导致表层组织不均,最终导致表层微观性能不均,进而降低材料疲劳性能。

29、本发明之所以控制在冷却速度不低于50℃/s下冷却至卷取温度,是由于通过快速冷却,抑制碳的扩散,避免奥氏体中本已均匀化的碳在冷却和相变中重新扩散回至原本mn等合金元素富集的区域,导致在此产生大块的珠光体、马氏体岛等硬相组织,通过该措施使得珠光体和马氏体岛弥散分布;在淬火加热过程中,弥散分布的珠光体和马氏体岛有利于形成组织和成分均匀的奥氏体晶粒组织,最终提升材料抗氢性能。

30、本发明之所以控制卷取温度在520~650℃,是由于过高的温度容易导致形成珠光体带状或中心马氏体条带,对最终抗酸性能不利;温度过低时材料强度和硬度过高,制管性能不利。

31、本发明与现有技术相比,本发明即相对经济,又使钢板抗hic及抗sscc腐蚀能力经调质后不会存在开裂,对于所制备的连续油管提高了合格率,且本发明设计的连续管产品合金含量同不锈钢材质相比,cr等贵重合金含量大幅降低,因而降低了生产成本。


技术特征:

1.一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢,其组分及重量百分比含量为:c:0.07~0.25%,si:≤0.48%,mn:0.33~1.28%,p:≤0.016%,s:≤0.0013%,al:0.014~0.041%,nb:0.008~0.057%,n:≤0.0043%,o:≤0.0023%,且在cu:≤0.37%、ni:≤0.22%、cr:

2.如权利要求1所述的一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢,其特征在于:在要混合添加的如下元素中,其重量百分比含量在:cu:≤0.32%、ni:≤0.19%、cr:≤2.93%、mo:

3.如权利要求1所述的一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢,其特征在于:ca重量百分比含量在0.0013~0.0020%或mg重量百分比含量在0.0008~0.0016%。

4.生产如权利要求1所述的一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢的方法,其步骤:

5.如权利要求4所述的一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢的生产方法,其特征在于:

6.如权利要求4所述的一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢的生产方法,其特征在于:卷取温度在526~632℃。

7.如权利要求4所述的一种经济型耐h2s腐蚀的连续油管用钢的生产方法,其特征在于:冷却速度在55~95℃/s。


技术总结
一种经济型耐H2S腐蚀的连续油管用钢,其组分及wt%为:C:0.07~0.25%,Si:≤0.48%,Mn:0.33~1.28%,P:≤0.016%,S:≤0.0013%,Al:0.014~0.041%,Nb:0.008~0.057%,N:≤0.0043%,O:≤0.0023%,且在Cu:≤0.37%、Ni:≤0.22%、Cr:≤3.13%、Mo:≤0.31%、V:≤0.072%、Ti:≤0.021%、B:≤0.0005%中任意两种及以上但不包括全部同时添加的混合;生产方法:常规冶炼后连铸成批;对铸坯加热;轧制;冷却;卷取。本发明即相对经济,又使钢板抗HIC及抗SSCC腐蚀能力经调质后不会存在开裂,对于所制备的连续油管提高了合格率,降低了生产成本,使用周期也会随之提高。

技术研发人员:邹航,徐进桥,李利巍,熊飞,岳江波,刘斌,宋畅,王辉
受保护的技术使用者:武汉钢铁有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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