[发明专利]一种125ksi钢级抗硫油井管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种125ksi钢级抗硫油井管，其化学元素质量百分比为：C：0.20～0.30％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.2～0.6％，Cr：0.30～0.70％，Mo：0.60～1.00％，V：0.10～0.20％，Nb：0.01～0.06％，Ti：0.015～0.035％，W：0.20～0.60％，Al≤0.1％，N≤0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明还公开了一种上述125ksi钢级抗硫油井管的制造方法，包括步骤：(1)制得管坯；(2)将管坯穿孔和热轧，制得荒管；(3)在线控冷；(4)淬火+回火：淬火步骤中淬火温度为Ac3+(30～50℃)，其中Ac3(℃)＝910‑203[C％]^1/2+44.7[Si％]+104[V％]+31.5[Mo％]+13.1[W％]，然后水淬，水淬速度≥30℃/s；回火步骤中回火温度为680～700℃，然后空冷。

技术领域

本发明涉及一种油井管及其制造方法，尤其涉及一种抗硫油井管及其制造方法。

背景技术

随着石油天然气的日益枯竭，油气的开采开发朝着深井、超深井的方向发展，相应地，油气井环境具有更高的压力、更高的温度、更高的腐蚀性，特别是油气中含有硫化氢腐蚀介质，这对油井管材质的强度和抗硫化氢应力腐蚀能力提出了更高的要求。

在美国石油协会标准套管和油管规范(API Spec 5CT)中，现有标准化的抗硫管钢级有屈服强度为80ksi(也就是551MPa)、90ksi(也就是620MPa)、95ksi(也就是655MPa)及110ksi(也就是758MPa)这四种，而更高屈服强度如125ksi(也就是862MPa)钢级的抗硫管仍未纳入美国石油协会(API)标准，其原因是现有的研究和生产技术水平尚不成熟。对于低合金钢来说，强度和抗硫化氢应力腐蚀是一对矛盾的性能因子，强度提高其抗硫化氢应力腐蚀能力会明显下降。要同时保证强度和抗硫性能，目前只能采用昂贵的13Cr以上的高合金不锈钢或者镍基合金，而采用低合金钢的几乎没有。目前国内外尚没有实现125ksi钢级抗硫油井管的批量生产和应用，而现有的专利也是以牺牲抗硫性能为代价来提高材料强度的。

公开号为CN103160752A，公开日为2013年6月19日，名称为“一种低温韧性优良的高强无缝钢管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种低温韧性优良的高强无缝钢管，其成分为：C：0.15％～0.20％、Si：0.20％～0.30％、Mn：0.20％～0.50％、P:≤0.010％、S：≤0.003％、Cr：0.6％～0.8％、Mo：0.4％～0.7％、Ni：1.0％～1.4％、Nb：0.01％～0.035％、Als：0.01％～0.05％，采用的是Cr-Mo-Ni体系来获得125ksi钢级油井管，虽然韧性得到大幅度提高，-60℃冲击功达到40J以上，但未有抗硫性能的保证。

公开号为CN103966524A，公开日为2014年8月6日，名称为“一种抗硫化物应力开裂的油管和套管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种抗硫化物应力开裂的油管和套管，其成分为C：0.12％～0.20％、Si：0.15％～0.40％、Mn：0.30％～1.00％、P：0.015％以下、S：0.010％以下、Cr：0.50％～1.60％、Mo：0.60％～1.20％、Ni：0.50％～2.0％、Nb：0.02％～0.08％、Ti：0.005％～0.015％、Al：0.01％～0.10％、Ca：0.001％～0.01％、B：0.001％以下、N：0.005～0.03％，该发明通过优化Cr、Mo、Ni、Nb的含量以及降低C含量，使回火马氏体组织中的M₂₃C₆型碳化物、M₃C型碳化物以及碳化物中含有的平均Cr浓度与平均Fe浓度之比控制在一定范围内，从而获得具有精细均匀回火马氏体组织的125ksi钢级油套管。

鉴于此，期望获得一种125ksi钢级油井管，其具有较高的强度和优异的抗硫化氢应力腐蚀性能，能够广泛适用于含硫化氢环境的石油天然气开采等领域。

发明内容