專利名稱：埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要在油井或者氣井(以下，總稱為“油井”)中進(jìn)行使用的鋼管，在油井中進(jìn)行擴(kuò)管加工，直接可以使用的油管(tubing)、套管(casting)以及襯管(liner)等的油井用鋼管。本發(fā)明特別是涉及一種擴(kuò)管后的耐腐蝕性優(yōu)異的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管。
背景技術(shù)：
在油井的挖掘中，多數(shù)的被稱作套管的管道在坑井中進(jìn)行埋設(shè)，用于防止坑井壁的塌落?？泳耐诰?，通過鉆孔挖出的孔眼到達(dá)某一深度后，在所挖掘的坑井中，插入以防止坑井壁的塌落為目的套管。如此進(jìn)行，油井鉆孔作業(yè)能夠依次持續(xù)地掘進(jìn)，挖掘到下一階段的深度時(shí)，所埋設(shè)的套管，由于通過先前埋設(shè)的套管的內(nèi)部放下，所以在此后的更深的部分所埋設(shè)的套管的直徑，有必要小于先前所埋設(shè)的套管的直徑。
在如此進(jìn)行挖掘的油井中，坑井上部的套管的直徑大，隨著深度的加深，變成了直徑小的套管，在其中，最終通過用于石油或天然氣的生產(chǎn)的鋼管(tubing)。因此，根據(jù)挖掘到所定深度時(shí)應(yīng)具有的油管的直徑進(jìn)行逆算，而對(duì)坑井上部的套管的直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)。
由此，在挖掘很深的油井的時(shí)候，坑井上部的套管的尺寸變大，挖掘所需費(fèi)用也會(huì)增加。
如特許文獻(xiàn)1中所記載，使用了如下方法，通過使坑井內(nèi)的套管向半徑方向膨脹，使多段結(jié)構(gòu)的套管每段直徑的差變小，其結(jié)果使坑井上部的套管的尺寸變小。此方法，將與必要的鋼管的外徑相比外徑小的鋼管插入到油井內(nèi)，在油井內(nèi)部，進(jìn)行擴(kuò)管加工，加工至必要的鋼管的外徑為止。通過采用此方法，能夠抑制如上所述的坑井上部的套管的直徑變小，從而能夠消減挖掘油井所用的成本。
在油井內(nèi)對(duì)鋼管進(jìn)行擴(kuò)管時(shí)，鋼管，以接受擴(kuò)管加工的狀態(tài)直接暴露于石油或天然氣等的生產(chǎn)流體的環(huán)境中。因此，鋼管，在接受擴(kuò)管加工時(shí)就必須具有所定的性能。這是因?yàn)?，?duì)擴(kuò)管后的鋼管的全長(zhǎng)，進(jìn)行特征改善的熱處理是不可能的。
油井用的鋼管，以經(jīng)過熱處理的狀態(tài)出廠。然后，其鋼管，被認(rèn)為應(yīng)具有優(yōu)異的耐腐蝕性、特別是，在濕潤(rùn)硫化氫環(huán)境下的、對(duì)于硫化物應(yīng)力破裂(以下稱為“SSC”)的優(yōu)異的抵抗性，即，優(yōu)異的耐硫化物應(yīng)力破裂性(以下稱為“耐SSC性”)。但是，在擴(kuò)管法所適用的鋼管中，對(duì)于由于擴(kuò)管的加工硬化而引起的耐SSC性的惡化的考慮變得特別地重要。
在特許文獻(xiàn)2中，提出了一種確保進(jìn)行擴(kuò)管加工后的耐SSC性的鋼管。但是，此文獻(xiàn)所示鋼管，因?yàn)閿U(kuò)管加工后的耐SSC性受到加工前的鋼管的晶粒和強(qiáng)度的影響，所以是一種與強(qiáng)度相關(guān)的、晶粒的大小要控制在一定尺寸以下的鋼管。因此，在此鋼管中據(jù)稱能夠確保擴(kuò)管加工后的耐SSC性。
在上述文獻(xiàn)所提出的鋼管的制造中，為了細(xì)?；M(jìn)行的熱處理必須恰當(dāng)。但是，控制這種熱處理的條件并不簡(jiǎn)單。還有，在此文獻(xiàn)中，絲毫沒有記述，鋼中的N，其中的固溶N(固溶氮)和對(duì)SSC的發(fā)生有很大影響的擴(kuò)散性氫之間的關(guān)系。
特許文獻(xiàn)1特表平7-507610號(hào)公報(bào)特許文獻(xiàn)2特開2002-266055號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種擴(kuò)管加工后的耐腐蝕性，具體地說耐SSC性良好的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管。
本發(fā)明者們，為了解決上述課題，使用油井管所使用的碳鋼以及低合金鋼構(gòu)成的鋼管，對(duì)使其沿半徑方向進(jìn)行膨脹的擴(kuò)管加工后的耐SSC性進(jìn)行了調(diào)查。此時(shí)，特別是以濕潤(rùn)硫化氫環(huán)境下的鋼中的吸藏的氫為重點(diǎn)，詳細(xì)討論了其儲(chǔ)藏點(diǎn)(trap site)和成分元素之間的關(guān)系。其結(jié)果，得出下述(a)以及(b)的認(rèn)識(shí)，本發(fā)明正式以此認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)而完成。
(a)鋼中固溶的N多的情況和少的情況，擴(kuò)管加工的氫的儲(chǔ)藏點(diǎn)的狀況有很大不同。
(b)在N的固溶量多的鋼中，擴(kuò)管加工的加工率增加，并且導(dǎo)致耐SSC性惡化的擴(kuò)散性氫在鋼中的量增多。相對(duì)于此，不含有固溶N，或者少量含有的鋼，特別是在N的固溶量在40ppm以下的鋼中，即使進(jìn)行擴(kuò)管加工后擴(kuò)散性氫與擴(kuò)管加工前相比，基本上沒有增加。
基于上述認(rèn)識(shí)所完成的本發(fā)明的要點(diǎn)，在于下述的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管中。
鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，剩余部為Fe以及雜質(zhì)。
上述的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，替代Fe的一部分，也可以由含有下述的A群至C群中至少一群中任選至少一種以上的成分的鋼構(gòu)成。
A群V0.005～0.2％、Ti0.005～0.1％、Nb0.005～0.1％以及B0.0005～0.005％B群Cr0.1～1.5％、Mo0.1～1.0％、Ni0.05～1.5％以及Cu0.05～0.5％C群Ca0.001～0.005％


圖1是表示4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片的形狀和尺寸的圖。
圖2是表示實(shí)施彎曲的模具和設(shè)置于此模具中4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片的狀態(tài)的圖。
圖3是表示N的固溶量多的鋼的溫度和氫的放出速度的關(guān)系的圖。
圖4是表示N的固溶量少的鋼的溫度和氫的放出速度的關(guān)系的圖。
圖5是表示鋼中的擴(kuò)散性氫量和鋼的硬度的關(guān)系的圖。
圖中，1-實(shí)施彎曲模具。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管鋼的組成按上述決定的理由進(jìn)行詳細(xì)說明。還有，在以下，“％”，沒有特別限定，為“質(zhì)量％”的意思。
1.在固溶N中首先，對(duì)氫的存儲(chǔ)點(diǎn)進(jìn)行說明。作為鋼中的吸藏氫量的定量方法是氫的差熱分析法。在氫的差熱分析法中，一邊升高作為對(duì)象的鋼的溫度，一邊通過四重極質(zhì)量分析儀對(duì)在各溫度中脫離的氫原子進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)此方法，根據(jù)被拘束狀態(tài)的氫的活性能的高低，因?yàn)闅溥M(jìn)行脫離的溫度的不同，所以在各溫度所測(cè)定的氫的量(脫離氫的量)，成為顯示氫的被拘束狀態(tài)的活性能的狀態(tài)的標(biāo)尺。
歷來，在關(guān)于SSC等的氫的脆化現(xiàn)象(被稱為氫脆)中，被認(rèn)為是所謂擴(kuò)散性氫的影響，即所謂的，一般情況下，用上述的氫的差熱分析法進(jìn)行測(cè)定時(shí)、到200℃所放出的活性能的標(biāo)準(zhǔn)的氫的擴(kuò)散性。高于200℃的高溫所放出的氫，氫拘束的活性能的值很高，在室溫下不易擴(kuò)散，為不可逆拘束氫，被認(rèn)為對(duì)氫脆的影響很少。
因此，在氫的儲(chǔ)藏點(diǎn)所受的成分元素以及擴(kuò)管加工的影響中，按以下順序進(jìn)行了更詳細(xì)的調(diào)查。
制成具有表1所示的化學(xué)組成的4種類的鋼。使用這些鋼，通過熱鍛，制作成直徑80mm、長(zhǎng)300mm的棒材。從此棒材，通過切削以及鉆孔加工，制造成外徑75mm、壁厚10mm、長(zhǎng)300mm的無縫鋼管。此鋼管的屈服強(qiáng)度[YS(MPa)]以及洛氏硬度(HRC)的值如表2所示。
還有，N的固溶量，從通過化學(xué)分析所測(cè)定的鋼中的全N量，和根據(jù)抽出殘?jiān)ǘ蟪龅腡i、Nb、Al、V、B等的各氮化物中的N量的差，計(jì)算得出。



在經(jīng)此熱處理后的鋼管中，通過壓入擴(kuò)管用的楔子(plug)沿半徑方向進(jìn)行擴(kuò)管。擴(kuò)管率，根據(jù)楔子的尺寸的改變而進(jìn)行變化，以半徑擴(kuò)大率計(jì)，為10％以及20％兩種。然后，從擴(kuò)管前和擴(kuò)管后的鋼管，采取如圖1所示形狀以及尺寸的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片，這些設(shè)置在圖2所示的實(shí)施彎曲的模具1中，通過在NACE TM-0177中所規(guī)定的Solution A(5質(zhì)量％NaCl+0.5質(zhì)量％醋酸水溶液中，使1atm的H2S飽和的試驗(yàn)液)中進(jìn)行720hr的浸泡，對(duì)耐SSC性進(jìn)行了調(diào)查。此時(shí)，負(fù)載應(yīng)力為規(guī)格最小的屈服強(qiáng)度552MPa(相當(dāng)于80ksi)的85％。
另一方面，在上述的調(diào)查耐SSC性試驗(yàn)后的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片中，以符號(hào)A以及D的鋼的試驗(yàn)片為對(duì)象，通過上述的氫的差熱分析法，對(duì)鋼中吸藏氫進(jìn)行了調(diào)查。此時(shí)，升溫速度為10℃/min。
耐SSC性的調(diào)查結(jié)果在表3中、氫的差熱分析法的調(diào)查結(jié)果在圖3和圖4中表示。


圖3是表示N固溶量很高為45ppm的符號(hào)為D的鋼的升溫溫度(℃)和氫的放出速度(ppm/sec)的關(guān)系的圖。如圖所示，擴(kuò)管加工率的增加，同時(shí)在100～150℃的范圍內(nèi)，第一峰值變高。這表示為，在200℃以下所放出的擴(kuò)散性氫的量，隨加工率的增加而增大。
圖4是表示通過添加Ti使N以TiN的形式進(jìn)行固定，N的固溶量很低，為4ppm的符號(hào)為A的鋼的升溫溫度(℃)和氫的放出速度(ppm/sec)的關(guān)系的圖。此A鋼的情況，在進(jìn)行擴(kuò)管加工，則在200～400℃，第2峰值變高，但到200℃為止的第1峰值，與擴(kuò)管前基本上沒有變化。
一般情況下，由于接受擴(kuò)管加工和加工硬化，鋼的硬度升高。所謂的硬度高，即所謂位錯(cuò)較多，在這樣的位錯(cuò)多的鋼中，被拘束的擴(kuò)散性氫的濃度變高。但是，如圖3和圖4所示，根據(jù)N的固溶量的高低，擴(kuò)管加工后的鋼中所吸藏的擴(kuò)散性氫的活性能標(biāo)準(zhǔn)顯著不同。即，N固溶量少的鋼中，到200℃為止所放出的擴(kuò)散性氫的濃度低。這意味著，在N固溶量少的鋼中，接受擴(kuò)管加工時(shí)的氫脆敏感性，換而言之，SSC敏感性的增大受到抑制變低。
因此，以這樣的氫的儲(chǔ)藏點(diǎn)所受的N的固溶量的影響、符號(hào)為B以及C的鋼構(gòu)成的鋼管為對(duì)象，進(jìn)行了更詳細(xì)的調(diào)查。其結(jié)果，判明了N的固溶量低的符號(hào)為B以及C的鋼，與圖4的情況同樣，即使進(jìn)行擴(kuò)管加工第1峰值基本不變，在200～400℃，新的第2峰值出現(xiàn)。
在N的固溶量少的鋼中，擴(kuò)管加工率增大，并且第2峰值變高。但是，此第2峰值，是放出活性能值高的氫時(shí)的峰值，對(duì)氫的氫脆的影響很小。N固溶量小的A～C鋼，即使接受擴(kuò)管加工，僅第2峰值會(huì)變高，第1峰值的擴(kuò)散性氫與D鋼相比，較低。第1峰值所放出的擴(kuò)散性氫較多，則耐SSC性惡化，但其擴(kuò)散性氫較低的鋼，例如即使第2峰值所放出的氫較多，耐SSC性也均良好。重要的是，判明了，在接受擴(kuò)管加工后的鋼管中，為了確保優(yōu)異的耐SSC性，減少N的固溶量十分有效。
還有，如果不進(jìn)行擴(kuò)管加工，N固溶多的鋼和少的鋼的第1峰值基本相同，所吸藏的擴(kuò)散性氫的量也基本相同。
圖5表示的是在到200℃為止的溫度區(qū)域中，從鋼中所放出的符號(hào)A～D鋼的擴(kuò)散性氫量(ppm)和洛氏硬度(HRC)的關(guān)系的圖。從此圖明確表明，由于進(jìn)行擴(kuò)管加工和加工硬化，硬度上升。一般情況下，硬度越高位錯(cuò)越多，被拘束的擴(kuò)散性氫就越多。歷來，硬度和鋼中所吸藏的擴(kuò)散性氫濃度當(dāng)然地被認(rèn)為具有一定比例的關(guān)系。但是，如圖5所示，根據(jù)鋼中的N固溶量的高低，相對(duì)根據(jù)擴(kuò)管加工所變化時(shí)的硬度的擴(kuò)散性氫濃度的標(biāo)準(zhǔn)不同，N固溶量低的鋼硬度不變時(shí)，擴(kuò)散性氫的濃度低。即，N固溶量少，可以抑制對(duì)于擴(kuò)管加工所致的加工硬化的氫脆敏感性，即SSC敏感性的增大，使其降低。
實(shí)際上，從表3所示的發(fā)生SSC的情況，進(jìn)行擴(kuò)管加工，只有含有超過40ppmN固溶的D鋼發(fā)生了SSC。N固溶量低的A～C鋼，即使進(jìn)行擴(kuò)管加工也保持有優(yōu)異的耐SSC性。特別是，N固溶量分別為4ppm以及0ppm的符號(hào)為A以及B的鋼，進(jìn)行半徑擴(kuò)管率為20％的嚴(yán)格條件的擴(kuò)管加工，也能夠發(fā)揮優(yōu)異的耐SSC性。
從以上理由，在本發(fā)明中，規(guī)定原材料的鋼的N的固溶量在40ppm以下。
還有，為了將鋼中的N固溶量控制在40ppm以下，減少鋼中的全N量，或者也可以積極的添加形成氮化物的元素Ti、Nb、V、B以及Al等，對(duì)N進(jìn)行固定，對(duì)其方法沒有限制。
為了使鋼中的固溶N以氮化物的形式充分的進(jìn)行固定，考慮到和降低到N的目標(biāo)固溶量以下的全N量的平衡，有必要添加，從形成氮化物時(shí)的等量關(guān)系所推定的必要量的Ti、Nb、V、B以及Al等形成氮化物的元素。但是，僅此是不充分的，對(duì)下列進(jìn)行考慮而決定其添加量是很重要的。
即，鋼中的N的固溶量，并不僅根據(jù)鍛造條件決定。還受其后的制造條件，例如，制管時(shí)的方坯(billet)加熱的條件以及制管完成時(shí)的溫度、淬火的加熱以及冷卻過程的溫度和時(shí)間、回火的加熱以及冷卻過程的溫度和時(shí)間等的因素的復(fù)雜的影響，N固溶量發(fā)生變化。因此，考慮到這些綜合因素，而決定Ti、Nb、V、B以及Al等形成氮化物的元素的添加量十分重要。
基本上，為了極力地活用氮化物的成長(zhǎng)在高溫下的反應(yīng)，希望至少應(yīng)該延長(zhǎng)高溫下的保持時(shí)間，使其發(fā)生形成與氮化物元素的添加量均衡的充分的形成氮化物的反應(yīng)。
還有，由于加熱溫度不同所成生的氮化物也不同，所以希望根據(jù)上述Ti或Nb等的形成氮化物元素的種類，對(duì)加熱的溫度和時(shí)間進(jìn)行最佳化處理。例如，在添加有作為形成氮化物的必要量的Ti的鋼中，通過Ti固定N的時(shí)侯，希望制管時(shí)的方坯(billet)加熱為在1250℃以上進(jìn)行20分鐘以上的均熱處理。還有，通過添加Al或Nb固定N時(shí)，希望在制管后的淬火時(shí)，在900℃以上進(jìn)行15分鐘以上的均熱處理。
此外，制造鋼管的壁厚也對(duì)氮化物的生成產(chǎn)生影響。例如，由于壁厚的材料冷卻速度緩慢，所以可以期待從淬火時(shí)的加熱爐出來到水冷開始之間氮化物成形。因此，也可以用此段時(shí)間進(jìn)行短期的均熱處理，但是壁薄的材料，由于冷卻速度很快，所以在爐內(nèi)的時(shí)間的管理就變得十分重要。
2.在N固溶以外的成分中C0.05～0.45％C可以確保鋼的強(qiáng)度，還是為了得到充分的淬火性的必要的元素。為了得到此效果，至少含有0.05％的含量十分必要。另一方面，超過0.45％，則淬火時(shí)的燒裂敏感性增大。因此，C含量為0.05～0.45％。下限優(yōu)選為0.1％，還有，上限優(yōu)選為0.35％。
Si0.1～1.5％Si，是具有脫氧劑的效果，并且是具有提高抗回火軟化性從而使強(qiáng)度上升效果的元素。但是，低于0.1％的含量，不能充分得到此效果。另一方面，超過1.5％，則鋼的熱加工性會(huì)顯著惡化。因此，Si的含量為0.1～1.5％。下限優(yōu)選為0.2％，還有，上限優(yōu)選為1.0％。
Mn0.1～3.0％Mn，是對(duì)增加鋼的淬火性，確保鋼管的強(qiáng)度有效的元素。其含量低于0.1％，不能得到此效果。另一方面，超過3.0％，則Mn的偏析變大，韌性下降。因此，Mn的含量為0.1～3.0％。下限優(yōu)選為0.3％，還有，上限優(yōu)選為1.5％。
P0.03％以下P，是在鋼中作為雜質(zhì)含有的元素。其含量超過0.03％，則晶界發(fā)生偏析，使韌性惡化，所以為0.03％以下。優(yōu)選為0.015％以下。還有，P含量越少越好。
S0.01％以下S，與上述P相同，是在鋼中作為雜質(zhì)而含有的元素，與Mn或Ca等形成硫化物系的夾雜物，使韌性惡化，其含量超過0.01％，則韌性顯著惡化。因此，S含量為0.01％以下。優(yōu)選為0.005％以下。還有，S含量越少越好。
Sol.Al0.05％以下Al，作為脫氧劑在鋼中添加，其含量以sol.Al含量計(jì)超過0.05％，則不僅會(huì)導(dǎo)致韌性下降，而且脫氧效果也飽和。因此，Al的含量以sol.Al含量計(jì)為0.05％以下。優(yōu)選為0.03％以下。僅得到脫氧效果時(shí)，下限可以為雜質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但是，Al形成AlN具有固定N的作用，此效果在0.001％以上的sol.Al含量時(shí)可以得到，所以想得到此效果時(shí)，可以含有以sol.Al含量計(jì)0.001％以上。
本發(fā)明的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管之一，就是由具有上述化學(xué)組成，剩余部由Fe以及雜質(zhì)構(gòu)成的鋼而構(gòu)成。
本發(fā)明的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管的另一個(gè)，除了上述成分之外，此外，替換Fe的一部分，由含有下述的A群至C群中的至少一群中任選至少一種以上的成分的鋼構(gòu)成。
A群V0.005～0.2％、Ti0.005～0.1％、Nb0.005～0.1％以及B0.0005～0.005％B群Cr0.1～1.5％、Mo0.1～1.0％、Ni0.05～1.5％以及Cu0.05～0.5％C群Ca0.001～0.005％以下，對(duì)各成分進(jìn)行說明。
V、Ti、Nb、B這些元素，任一個(gè)都具有形成氮化物，固定鋼中的N的作用。即，是使N減少的元素。因此，想得到此效果時(shí)，可以添加任一種或兩種以上，其效果，V、Ti以及Nb為0.005％以上，B為0.0005以上的含量時(shí)可以得到。但是，其含量超過，V為0.2％，Ti以及Nb分別為0.1％，B為0.005％，則任一個(gè)均會(huì)導(dǎo)致鋼的韌性惡化。因此，添加時(shí)的這些元素的含量，可以為V0.005～0.2％、Ti以及Nb分別為0.005～0.1％、B0.0005～0.005％。
還有，V，在回火時(shí)形成VC可以提高抗回火軟化性，從而具有提高鋼的強(qiáng)度的作用，Ti和Nb在高溫形成細(xì)微的碳氮化物，具有防止高溫區(qū)域下的晶粒粗大化的作用。
Cr、Mo、Ni、Cu這些元素，任一個(gè)均可以提高淬火性，是對(duì)提高強(qiáng)度有效的元素。想得到此效果時(shí)，可以添加任一種以上。其效果，Cr和Mo分別在0.1％以上，Ni和Cu分別為0.05％以上時(shí)，可以得到。但是，Cr以及Ni分別超過1.5％，Mo超過1.0％，Cu超過0.5％，則會(huì)導(dǎo)致韌性和耐腐蝕性的惡化。因此，添加時(shí)的這些元素的含量，可以為Cr0.1～1.5％、Ni0.05～1.5％、Mo0.1～1.0％、Cu0.05～0.5％。
CaCa，有助于硫化物的形態(tài)的控制，是對(duì)鋼的韌性的改善等有效的元素。因此，想得到此效果可以進(jìn)行添加，其效果在0.001％以上時(shí)可以得到。但是，超過0.005％，則生成大量的夾雜物，成為孔蝕等的起點(diǎn)，表現(xiàn)出對(duì)耐腐蝕性的不好的影響。因此，添加時(shí)的Ca的含量可以為0.001～0.005％。
實(shí)施例鍛造出具有表4所示化學(xué)組成的22種類的鋼，按如下的工序進(jìn)行試驗(yàn)。
這些鋼的鋼錠分別在1250℃經(jīng)30分鐘的均熱處理后，經(jīng)斷面減少率為30％的熱鍛制成直徑80mm、長(zhǎng)度300mm的棒材。從這些棒材，經(jīng)切削以及鉆孔加工，制作成外徑75mm、壁厚10mm、長(zhǎng)度300mm的無縫鋼管。對(duì)此無縫鋼管，進(jìn)行1050℃下10分鐘的均熱處理后，水冷急冷淬火，再進(jìn)行650℃下30分鐘的均熱回火的熱處理，得到各種N固溶量不同的擴(kuò)管用鋼管。
所得到的擴(kuò)管用鋼管，在室溫下，從其一端的向另一端壓入擴(kuò)管用的楔子(plug)，沿半徑方向進(jìn)行擴(kuò)管。擴(kuò)管，根據(jù)楔子尺寸的變化，以半徑擴(kuò)大率計(jì)為10％和20％兩股。從此兩股的經(jīng)擴(kuò)管后的鋼管和沒有進(jìn)行擴(kuò)管的鋼管，采取如圖1所示形狀以及尺寸的4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)片，將此試驗(yàn)片設(shè)置在圖2所示的實(shí)施彎曲的模具1中，進(jìn)行硫化物應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)。
硫化物應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)，通過在NACE TM-0177中所規(guī)定的Solution A(5質(zhì)量％NaCl+0.5質(zhì)量％醋酸水溶液中，使1atm的H2S飽和的試驗(yàn)液)中進(jìn)行720hr的浸泡而進(jìn)行，沒有確認(rèn)到SSC的發(fā)生的耐SSC性為良好“○”，確認(rèn)有SSC發(fā)生的為不良“×”。還有，負(fù)載應(yīng)力為規(guī)格最小的屈服強(qiáng)度552MPa(相當(dāng)于80ksi)的85％。
結(jié)果在表5中表示。表5中還表示了，從擴(kuò)管前的擴(kuò)管用鋼管采取的JIS Z 2241中所規(guī)定的12B號(hào)試驗(yàn)片在室溫下進(jìn)行抗拉試驗(yàn)的屈服強(qiáng)度YS(MPa)。



從表5可以得知，本發(fā)明例的No.1～18的鋼構(gòu)成的鋼管，擴(kuò)管加工后的耐SSC性均良好。特別是，No.2～4、No.7～12以及No.15～18的鋼構(gòu)成的鋼管，由于N固溶量非常的低在20ppm以下，所以即使進(jìn)行半徑擴(kuò)管率為20％的擴(kuò)管，也維持了優(yōu)異的耐SSC性。
另一方面，比較例的No.19～22的鋼制成的鋼管，任一個(gè)，擴(kuò)管加工后的耐SSC性均差。即，No.19的鋼制成的鋼管，鍛造時(shí)的加熱時(shí)間短，通過Ti對(duì)N進(jìn)行固定不充分，N固溶量超過了40ppm，所以擴(kuò)管加工后的耐SSC性很差。No.20的鋼構(gòu)成的鋼管，由于沒有添加形成氮化物的元素，所以N固溶量很高為59ppm，耐SSC性差。No.21的鋼構(gòu)成的鋼管，Cr和Mo的含量過多，所以生成粗大的碳化物，耐SSC性差。No.22的鋼構(gòu)成的鋼管，Ca含量過量，所以生成大量夾雜物，發(fā)生了孔蝕為起點(diǎn)的SSC，耐SSC性差。
(工業(yè)上的可利用性)
本發(fā)明的埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，擴(kuò)管后的耐SSC良好。因此，對(duì)油井中埋設(shè)后進(jìn)行擴(kuò)管，埋設(shè)擴(kuò)管施工法的使用，極其有用。
權(quán)利要求
1.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，且剩余部為Fe以及雜質(zhì)，并且鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
2.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，并且含有V0.005～0.2％、Ti0.005～0.1％、Nb0.005～0.1％以及B0.0005～0.005％中的一種以上，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
3.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，并且含有Cr0.1～1.5％、Mo0.1～1.0％、Ni0.05～1.5％以及Cu0.05～0.5％中的一種以上，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
4.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，以及Ca0.001～0.005％，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
5.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，并且含有V0.005～0.2％、Ti0.005～0.1％、Nb0.005～0.1％以及B0.0005～0.005％中的一種以上，還含有Cr0.1～1.5％、Mo0.1～1.0％、Ni0.05～1.5％以及Cu0.05～0.5％中的一種以上，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
6.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下、Ca0.001～0.005％，并且含有V0.005～0.2％、Ti0.005～0.1％、Nb0.005～0.1％以及B0.0005～0.005％中的一種以上，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
7.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下、Ca0.001～0.005％，并且含有Cr0.1～1.5％、Mo0.1～1.0％、Ni0.05～1.5％以及Cu0.05～0.5％中的一種以上，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
8.一種埋設(shè)擴(kuò)管用油井鋼管，其特征在于，由以下的鋼構(gòu)成，即由以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下、Ca0.001～0.005％，并且含有V0.005～0.2％、Ti0.005～0.1％、Nb0.005～0.1％以及B0.0005～0.005％中的一種以上，還含有Cr0.1～1.5％、Mo0.1～1.0％、Ni0.05～1.5％以及Cu0.05～0.5％中的一種以上，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擴(kuò)管后的耐硫化物應(yīng)力破裂性優(yōu)異的埋設(shè)擴(kuò)管用的油井鋼管。所述鋼管，由含有C0.05～0.45％、Si0.1～1.5％、Mn0.1～3.0％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.05％以下，剩余部為Fe以及雜質(zhì)，鋼中的N的固溶量在40ppm以下的鋼構(gòu)成。此鋼，除上述成分之外，還可以含有V、Ti、Nb、B、Cr、Mo、Ni、Cu以及Ca中的任選一種以上。
文檔編號(hào)C22C38/06GK1780929SQ20048001147
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者天谷尚, 荒井勇次 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社