[发明专利]一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法

说明书

本发明提供了一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法，所述石油套管的化学成分按质量百分比计为：C 0.24～0.28％，Si 0.15～0.25％，Mn 0.50～0.70％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr 0.60～0.80％，Mo 0.15～0.25％，Ni≤0.15％，Cu≤0.20％，Al 0.01～0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明提供的抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管合金元素配比合理、纯净度高、组织均匀、偏析小、非金属夹杂物级别低且形态好、残余应力小，材料性能在具有高强度的同时具有良好的冲击韧性，并且具有良好的抗硫化氢应力腐蚀的能力，可满足含硫化氢的油气资源的开采作业需求。

技术领域

本发明属于石油套管用钢技术领域，尤其涉及一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法。

背景技术

普通钢制套管在用于开采含硫化氢的油气资源时，套管在使用应力和硫化氢气体的作用下，往往会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断(这种现象称为硫化氢应力腐蚀)，轻者造成套管柱或整口井报废，重者会造成井喷，使硫化氢随油气一同外溢，造成整台钻机及周围生态环境的巨大破坏。因此需要开发一种可抗硫化氢应力腐蚀的钢管来用于开采含硫化氢的油气资源。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管，所述石油套管的化学成分按质量百分比计为：C 0.24～0.28％，Si 0.15～0.25％，Mn 0.50～0.70％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr 0.60～0.80％，Mo 0.15～0.25％，Ni≤0.15％，Cu≤0.20％，Al 0.01～0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。

进一步的，所述不可避免的杂质中包含以下含量的气体：【H】≤1.5ppm；【O】≤25ppm；【N】≤80ppm。

进一步的，所述不可避免的杂质中包含非金属夹杂物的级别分别为：A类细系≤1.5级、A类粗系≤1.5级、B类细系≤1.5级、B类粗系≤1.5级、C类细系≤1.5级、C类粗系≤1.5级、D类细系≤1.5级、D类粗系≤1.5级，并且A、B、C、D类非金属夹杂物的细系级别总数和粗系级别总数分别不大于4.0级。

进一步的，所述石油套管的屈服强度580-630MPa，抗拉强度≥670MPa，延伸率≥22％，冲击功≥60J，金相组织为回火索氏体，晶粒度≥6级。

本发明还提供一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管的制造方法，包括：

S1.冶炼管坯：将按如抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管的化学成分配置的冶炼原料经转炉冶炼工序、LF炉外精炼工序、VD真空处理工序和连铸工序，获得管坯；

S2.轧管：采用穿孔+连轧工艺，将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1220-1240℃，按5-8min/cm系数计算加热时间；出炉后经穿孔工序、连轧工序、热张减工序获得热轧态钢管；

S3.热处理：采用淬火+回火热处理工艺对热轧态钢管进行热处理；

S4.热矫直：对热处理后的钢管进行热矫直,调整矫直前冷床和辊速，保证矫直后温度大于520℃；

S5.探伤：对钢管进行超声无损探伤，探伤级别为L2级。

进一步的，所述步骤S1中的LF炉外精炼工序中，要保持炉渣的还原性，在炉渣变白至加热结束前3分钟之间，根据炉渣碱度分批加入碳化硅或电石保持白渣，保持时间≥20min，炉渣碱度控制在2.5-3.5；LF炉出钢进入真空罐的温度要求为：连铸开机第一炉按1720±5℃控制，连铸连浇炉次按1680±5℃控制。