[发明专利]油气田用130KSI、135KSI级别耐蚀钻具钢及其制造方法

摘要

本发明涉及高强韧、抗硫化氢腐蚀圆钢及其制造方法，该圆钢的化学成分按质量百分比计为C：0.25～0.40%，Si：0.20～0.45%，Mn：0.95～1.50%，Cr：1.35～1.90%，S：≤0.002%，P：≤0.008%，Mo：0.75～1.30%，Ni：0.10～0.30%，V：0.05～0.25%，Nb：0.010～0.050%，Cu：0.10~0.30%，Al：≤0.050%，Ca：0.0005～0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。经连铸‑连轧‑退火工艺路线生产热轧圆钢，圆钢直接热处理或加工的钻具半成品热处理。产品在分别满足相关130KSI、135KSI综合机械性能前提下，按美国NACE TM0177标准抗硫化氢应力腐蚀试验，在饱和H₂S溶液中预加载70%名义屈服应力条件下720小时不断。材料适用于酸性油、气田开采环境下的130KSI、135 KSI强度级别钻具材料使用。

主权项

1.一种油气田用130KSI、135KSI级别耐蚀钻具钢的制造方法，其特征在于：采用连铸代模铸方式冶炼生产，首先冶炼原料依次经KR铁水预处理、电炉/转炉初炼、LF炉精炼、VD/RH炉真空脱气、连铸得到300mm×340mm、390×510mm或￠600mm尺寸的矩形或圆形连铸坯；钢水冶炼过程中，钢水的最终化学元素成分按质量百分比计为C：0.25～0.40％，Si：0.20～0.45％，Mn：0.95～1.50％，Cr：1.35～1.90％，S：≤0.002％，P：≤0.008％，Mo：0.75～1.30％，Ni：0.10～0.30％，V：0.05～0.25％，Nb：0.010～0.050％，Cu：0.10～0.30％，Al：≤0.050％，Ca:0.0005～0.0050％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；连铸坯550℃以上入坑缓冷，缓冷时间60小时以上；缓冷并抛丸处理后的连铸坯在弱氧化性气氛加热炉内加热至1200～1280℃，根据铸坯尺寸不同控制铸坯加热保温时间5‑20小时；出炉后的连铸坯经高压水除鳞后进入粗轧‑中轧‑精轧机组进行轧制，铸坯开轧温度为1150‑1230℃，轧材终轧温度900‑980℃；轧后棒材500℃以上入坑缓冷，温度降至180℃以下出坑冷却；将冷却后的棒材进行离线去应力退火，退火保温温度为670～720℃，保温后的棒材炉冷至300℃以下出炉空冷；退火后棒材表面剥皮处理满足超声波探伤：ASTM A388标准FBH＝3.2mm及表面探伤：标的N‑0.3mm；探伤合格的棒材直接热处理或加工为半成品钻具零件后再热处理，工艺如下：正火加热温度为920～980℃，在炉时间为200～600min，保温段温度控制精度：±10℃，控制炉子辊速不大于550mm/min；淬火加热温度为860～940℃，在炉时间为300～600min，保温段温度控制精度：±8℃，控制炉子辊速不大于500mm/min，使用淬火环水淬，水温控制20‑35℃；回火加热温度为570～650℃，保温段温度控制精度：±5℃，在炉时间为400～600min，控制炉子辊速不大于200mm/min，出炉后空冷或水冷至室温，产品形式为圆钢。