[发明专利]一种在高废钢比下冶炼的高强韧耐蚀水下采油树阀体用钢及其热处理方法和生产方法

说明书

本发明公开了一种在高废钢比下冶炼的高强韧耐蚀水下采油树阀体用钢及其热处理方法和生产方法，所述水下采油树阀体用钢主要包括如下成分C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu、Al、Nb、Ti、B、La、Y、N，及废钢中残余的Sb+As+Pb+Bi+Sn≥0.035％，本发明通过控制钢中化学成分的组成及各成分之间的关系及用量，使得水下采油树阀体用钢阀体1/4厚度处抗拉强度≥860MPa、屈服强度≥680MPa、‑46℃KV₂≥220J、A≥20％、Z≥70％；在海水环境中的腐蚀速率≤0.09mm/a，其性能满足严苛环境下水下采油树的需求。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，涉及一种在高废钢比下冶炼的高强韧耐蚀水下采油树阀体用钢及其热处理方法和生产方法。

背景技术

在碳达峰及碳中和前提下，采用短流程电炉冶炼生产钢材被认为是今后钢铁生产的趋势。由于电炉冶炼能够大规模使用废钢，从而减少碳排放，但是废钢通常含有较高的残存元素，如P、S、As、Sb、Sn、Bi、Pb等。一般情况下P和S 能够在电炉冶炼及后续精炼过程中去除，但是As、Sb、Sn、Bi、Pb通常认为在冶炼过程中不能去除。目前采用电炉冶炼高品质钢，通常加入大比例的约50％的铁水稀释废钢中的残存元素。这种方法虽然能够降低残存元素比例，但是铁水使用比例过高不利于碳达峰及碳中和。

水下采油树阀体由于在水下服役数十年，承受高压、腐蚀，因此对钢的强韧性、耐蚀性要求很高。由于残存元素会降低钢的强度、韧性并且对耐蚀性能也有危害，因此采油树用钢通常要求Sb+As+Pb+Bi+Sn≤0.025％，因此冶炼是需要严控废钢使用比例的。如何在高废钢比前提小，消除残存元素对钢性能的影响备受关注。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种在高废钢比下冶炼的高强韧耐蚀水下采油树阀体用钢及其热处理方法和生产方法，在Sb+As+Pb+Bi+Sn≥0.035％的情况下，本发明可实现采油树阀体屈服强度≥680MPa、-46℃KV₂≥220J、在海水环境腐蚀速率≤0.09mm/a，能够满足更严苛海水环境采油树的使用要求，适用于制造水下采油树阀体。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种在高废钢比下冶炼的高强韧耐蚀水下采油树阀体用钢，包括如下重量百分比的化学成分：C 0.22％～0.28％、Si 0.15％～0.35％、Mn 1.7％～2.0％、Cr 0.5％～0.7％、Mo 0.3％～0.5％、Ni 0.80％～1.00％、Cu 0.30％～0.50％、Al 0.015％～0.035％、Nb 0.025～0.045％、Ti 0.0035～0.0055％、B 0.0005～0.0030％、 La 0.0010～0.0030％、Y(钇)0.0020～0.0050％、P≤0.015％、S≤0.015％、N 0.0070～0.0120％、O≤0.004％，Sb+As+Pb+Bi+Sn≥0.035％，其余为Fe和其它不可避免的杂质；

其中，

A＝{2.5+30×[B-1.27×(N-0.002-0.29×Ti-0.15×Nb)]}×(1+4×Mn)×(1+2×Cr)×(1+3.5× Mo)，A≥90，优选A为90～130；

D＝30×Ni+20×Mo+16×Cu+22×Mn-12×Si×Mn+28×C-10×C×Mn，D≥74.5，优选D为74.5～80；

X＝26×Cu+4×Ni+1.2×Cr-1.5×Si-7×Cu×Ni-5×Mn，X≥1.8，优选X为1.8～5.0；

E＝10×La+8×Y-(Sb+As+Pb+Bi+Sn)，E≥0.002，优选E为0.002～0.015；

A、D、X、E值的计算公式中，各元素所指数值＝该元素在钢中含量×100。