[发明专利]105ksi钢级耐硫化物应力腐蚀钻杆料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种105ksi钢级耐硫化物应力腐蚀钻杆料的制造方法。

背景技术

石油钻具在钻井工程中，均不同程度的接触H₂S等各种腐蚀介质，普遍存在腐蚀问题，并随钻井向高钻速、超深井、高压力方向发展而日趋严重。据有关资料显示，国外经几十年的发展，每钻进1m的钻具损失控制在1～1.5kg，国内近年钻进1m的钻具损失超过4kg。据统计，我国石油行业每年损耗的钻具的75％～80％是由腐蚀造成的，而硫化物应力腐蚀是石油钻具失效的主要形式之一。随着钻井数量的迅猛增长，我国大部分主产油区地层中不同程度的含有H₂S气体。因此研究优良的抗硫化物应力腐蚀钻杆材料，对发展钻井技术、减少钻具损耗、降低钻井成本及安全钻井具有极其重要的意义。

近年来，国内外出现研究耐硫化物应力开裂钻杆的相关专利文献：【专利文献1】公开(公告)号：CN1837395；【专利文献2】公开(公告)号：CN101117683。

上述这些国内专利文献及国外抗硫钻杆资料的情况，有的是合金含量过高，成本高，不利于节约贵金属资源；有的是热处理制度不合理，淬透性差，使最终产品组织不均匀，不利于抗硫化物应力腐蚀；还有一些拉伸强度已达到105ksi钢级钻杆的要求，但耐硫化物应力开裂性能仍不能完全满足105ksi钢级加载85％*S.M.Y.S钻杆管材的要求。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种105ksi钢级耐硫化物应力腐蚀钻杆料的制造方法，以利于提高钻井钻具的使用寿命，提高钻井的安全性，降低钻井成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种105ksi钢级耐硫化物应力腐蚀钻杆料的制造方法，该方法包括以下步骤：

(1)、原料采用废钢+海绵铁和(或)高炉铁水，经电弧炉熔融冶炼，造渣除磷后，进行钢包炉外精炼、脱氧、脱硫、去除夹杂物，调整控制化学成份，按质量百分比的各成份为：C 0.20～0.30％，Si 0.15～0.35％，Mn0.40～0.70％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr 0.70～1.50％，Mo 0.50～0.80％，Nb 0～0.05％，V 0～0.06％，Ni≤0.20％，Ca≥0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质，真空脱气，喂钙丝夹杂物变性处理，经连铸成圆坯；

(2)、将步骤(1)制成的圆坯进入环形炉高温加热，加热温度为1250-1290℃，穿孔后，进行精控连轧，制成无缝钢管；

(3)、对步骤(2)的无缝钢管加热到1100～1250℃时进行管端墩粗处理，然后调质热处理，经高温炉加热到890～950℃充分保温，对无缝钢管整管进行整管淬火，再进行≥649℃的低温炉回火处理，在温度≥500℃时进行热矫直，冷却到室温后进行探伤，然后进行力学性能试验及SSC试验。

本发明的效果是该制造方法具有如下特点：

1、合金含量少、生产成本低、工艺简单易操作本发明基于冶炼洁净钢的基础上，加入微量合金成分，提高钢的淬透性能，经热处理后形成细小碳化物颗粒均匀分布的回火索氏体组织，具有良好的抗SSC性能。

2、硬度低，残余应力小采用低碳钢高温回火处理，降低了钢管热处理后组织应力，减少了高强钢导致的位错密度增大等问题，降低了氢原子向材料内部扩散的速度。

3、夏比冲击性能完全满足钻杆的“先漏后破”准则所需要的夏比冲击韧性要求，确保钻井安全和提高钻井作业效率。

4、优异的耐硫化物应力开裂性能在NACE的TM0177-2005A法试验，在25℃，通入分压为1atm H₂S的饱和A溶液，实际载荷为85％SMYS、90％SMYS的恒定负荷应力下的SSC试验，720h均不发生断裂。SSC试验720h后，试样力学性能没有明显的变化，表明具有优异的耐硫化物应力开裂性能。

具体实施方式

结合实施例对本发明的105ksi钢级耐硫化物应力腐蚀钻杆料的制造方法加以说明。

本发明采用Cr-Mo系合金元素，以实现优良的淬透性及抗SSC性能。其成份(质量百分比)为C 0.20～0.30％，Si 0.15～0.35％，Mn 0.40～0.70％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr 0.70～1.50％，Mo 0.50～0.80％，Nb 0～0.05％，V 0～0.06％，Ni≤0.20％，Ca≥0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。

化学成分组成详述：

C：0.20～0.30％