本發(fā)明涉及冶金材料領(lǐng)域，特別涉及一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鉆桿是石油鉆采過(guò)程中使用的重要工具之一，起傳遞動(dòng)力、輸送泥漿、排出巖石屑等的作用，其性能的好壞直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的成功與否。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大型石油、天然氣開發(fā)項(xiàng)目大都集中在深井、深海井、高腐蝕性井等領(lǐng)域，石油鉆具在油氣井鉆探過(guò)程中，均不同程度的接觸到硫化氫、二氧化碳等各種腐蝕介質(zhì)，普遍存在腐蝕問(wèn)題，并隨著鉆井深度的不斷增加、復(fù)雜地層的不斷出現(xiàn)而日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)石油行業(yè)每年損耗的鉆具約有80％是由腐蝕造成的，而硫化物應(yīng)力腐蝕是石油鉆具失效的主要形式之一。在酸性油氣田勘探開發(fā)過(guò)程中，鉆桿遭受硫化氫腐蝕時(shí)，會(huì)發(fā)生均勻腐蝕、坑蝕、氫鼓泡、氫誘發(fā)階梯裂紋、氫脆及硫化物應(yīng)力腐蝕開裂等，且各種腐蝕形式相互促進(jìn)，最終導(dǎo)致材料開裂并引發(fā)大量惡性事故，給鉆井作業(yè)造成巨大的危害和損失。隨著酸性油氣田勘探技術(shù)的不斷發(fā)展，選擇使用材質(zhì)優(yōu)良、性能優(yōu)越、生產(chǎn)工藝技術(shù)合理的經(jīng)濟(jì)型抗硫鉆桿是酸性油氣田開采經(jīng)濟(jì)效益最大化的關(guān)鍵，將具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明提供一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管及其制備方法。本發(fā)明提供一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管，其組成如下：C0.20～0.30wt％，Si0.15～0.35wt％，Mn0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr0.90～1.50wt％，Mo0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余為Fe和不可去除的痕量元素。進(jìn)一步地，所述無(wú)縫鋼管的的屈服強(qiáng)度為655MPa～862MPa，抗拉強(qiáng)度為724MPa～1000MPa，伸長(zhǎng)率≥17％，3/4尺寸試樣在室溫條件下的夏比V型缺口縱向沖擊功≥100J，組織為回火索氏體，晶粒度為9級(jí)～10級(jí)，并通過(guò)按NACETM0177標(biāo)準(zhǔn)中A方法進(jìn)行的臨界門檻值為85％YSmin的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)。本發(fā)明還提供一種上述95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管的制備方法，其依次包括如下步驟：鐵水預(yù)處理；轉(zhuǎn)爐冶煉；LF爐外精煉；VD真空脫氣；圓坯連鑄，得到圓管坯；將所述圓管坯依次經(jīng)過(guò)加熱、穿孔、軋管、張減徑或定徑、冷床冷卻、鋸切、矯直、探傷后，將鋼管全長(zhǎng)進(jìn)行880℃～920℃淬火和650℃～720℃回火的熱處理調(diào)質(zhì)后，制成95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管。進(jìn)一步地，在所述探傷之后、淬火之前還包括人工檢查、測(cè)長(zhǎng)、稱重和噴標(biāo)的步驟。本發(fā)明提供一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管及其制備方法，該無(wú)縫鋼管材質(zhì)優(yōu)良，性能優(yōu)越，能夠滿足酸性油氣田的開采的應(yīng)用。并且該產(chǎn)品原料廉價(jià)易得，有利于為酸性油氣田的開采取得經(jīng)濟(jì)效益最大化。具體實(shí)施方式本發(fā)明公開了一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管及其制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過(guò)較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本
發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。本發(fā)明提供一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管，其組成如下：C0.20～0.30wt％，Si0.15～0.35wt％，Mn0.35～0.90wt％，P≤0.015wt％，S≤0.005wt％，Cr0.90～1.50wt％，Mo0.30～0.80wt％，Al≤0.040wt％，其余為Fe和不可去除的痕量元素。進(jìn)一步地，所述無(wú)縫鋼管的的屈服強(qiáng)度為655MPa～862MPa，抗拉強(qiáng)度為724MPa～1000MPa，伸長(zhǎng)率≥17％，3/4尺寸試樣在室溫條件下的夏比V型缺口縱向沖擊功≥100J，組織為回火索氏體，晶粒度為9級(jí)～10級(jí)，并通過(guò)按NACETM0177標(biāo)準(zhǔn)中A方法進(jìn)行的臨界門檻值為85％YSmin的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)。本發(fā)明提供的無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分中主要元素含量范圍的設(shè)計(jì)依據(jù)如下：C可溶解在鋼中形成間隙固溶體起固溶強(qiáng)化作用，與強(qiáng)碳化物元素形成碳化物析出，起沉淀強(qiáng)化作用，對(duì)鋼的組織及性能有很大的影響。但鋼中的C含量過(guò)高會(huì)使鋼的塑性、沖擊韌性降低，焊接性能變差，鋼的H2S應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性提高。因此，本發(fā)明中C的含量為0.20wt％～0.30wt％，優(yōu)選為0.24wt％～0.30wt％。Mn作為脫氧、脫硫及合金元素加入鋼中時(shí)，可起到良好的積極作用，但Mn是一種易偏析的元素，且隨著鋼中C含量的增加，Mn的偏析程度會(huì)增大，同時(shí)Mn能促進(jìn)P、S、Sn、Sb等有害元素向晶界偏析，使偏析在晶界的這些有害元素和H發(fā)生交互作用，大幅度降低晶界的結(jié)合力，容易引起氫致沿晶斷裂，對(duì)鋼的抗H2S應(yīng)力腐蝕性能產(chǎn)生不利的影響。因此，本發(fā)明中Mn的含量為0.35wt％～0.90wt％，更優(yōu)選為0.40wt％～0.80wt％。Cr對(duì)于減慢鋼在CO2、H2S、Cl-等腐蝕環(huán)境中的腐蝕速度極為有利，同時(shí)它的彌散碳化物也是氫的強(qiáng)陷阱，因此，在含H2S溶液中使用的鋼，適當(dāng)提高Cr的含量是有利的。但鉻含量過(guò)高會(huì)促進(jìn)鋼的回火脆性，對(duì)鋼的沖擊韌性產(chǎn)生不利的影響。因此，本發(fā)明中Cr的含量為0.90wt％～1.50wt％，更優(yōu)選為1.00wt％～1.40wt％。Mo是最有效的抗H2S腐蝕元素，它可阻礙鋼中P的偏析，降低鋼中固溶的S含量，彌散的Mo2C是氫的強(qiáng)陷阱，可使擴(kuò)散富集的氫量大大降低，從而提高鋼的抗硫化氫腐蝕性能、防止鋼的點(diǎn)蝕傾向。但由于Mo的價(jià)格較高，因此，綜合考慮鋼的性能和經(jīng)濟(jì)成本，本發(fā)明中Mo的含量為0.30wt％～0.80wt％，更優(yōu)選為0.40wt％～0.70wt％。本發(fā)明中P、S是鋼中的有害元素，鋼中P含量高會(huì)引起鋼的“冷脆”，同時(shí)P對(duì)氫原子的重新組合過(guò)程起抑制作用，增加鋼的增氫效果，降低鋼在酸性含H2S介質(zhì)中的穩(wěn)定性，使鋼的H2S應(yīng)力腐蝕開裂敏感性提高。鋼中S含量高會(huì)造成鋼的“熱脆”，同時(shí)S也是吸附氫的促進(jìn)劑，硫化物夾雜是氫的積聚點(diǎn)，在鋼中形成有缺陷的組織，降低鋼中硫化物夾雜的含量可提高鋼在增氫介質(zhì)中的穩(wěn)定性。因此，為了提高鋼的沖擊韌性和耐腐蝕性能，在兼顧煉鋼工藝水平和成本的前提下，應(yīng)盡可能降低鋼中P、S含量，本發(fā)明中要求鋼中的P≤0.015wt％、S≤0.005wt％。本發(fā)明還提供一種上述95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管的制備方法，其包括如下步驟：權(quán)利要求1或2所述的95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管的制備方法，其特征在于，其依次包括如下步驟：鐵水預(yù)處理；轉(zhuǎn)爐冶煉；LF爐外精煉；VD真空脫氣；圓坯連鑄，得到圓管坯；將所述圓管坯依次經(jīng)過(guò)加熱、穿孔、軋管、張減徑或定徑、冷床冷卻、鋸切、矯直、探傷后，將鋼管全長(zhǎng)進(jìn)行880℃～920℃淬火和650℃～720℃回火的熱處理調(diào)質(zhì)后，制成95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管。進(jìn)一步地，在所述探傷之后、淬火之前還包括人工檢查、測(cè)長(zhǎng)、稱重和噴標(biāo)的步驟。制得的無(wú)縫鋼管即可入庫(kù)保存。需要說(shuō)明的，上述制備方法中轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐外精煉和VD真空脫氣等煉鋼工藝，以及加熱、穿孔、軋管等制管工藝的具體工藝參數(shù)可以與現(xiàn)有技術(shù)相同，本實(shí)施例茲不贅述。本發(fā)明提供一種95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管及其制備方法，該無(wú)縫鋼管材質(zhì)優(yōu)良，性能優(yōu)越，能夠滿足酸性油氣田的開采的應(yīng)用。并且該產(chǎn)品原料廉價(jià)易得，有利于為酸性油氣田的開采取得經(jīng)濟(jì)效益最大化。下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明：【實(shí)施例1～實(shí)施例3】三個(gè)實(shí)施例提供的95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分列于表1：表1無(wú)縫鋼管化學(xué)成分(wt％)CSiMnPSCrMo實(shí)施例10.240.330.530.0130.0041.090.45實(shí)施例20.280.270.660.0080.0031.210.52實(shí)施例30.300.300.790.0120.0051.300.67注：表1中各個(gè)實(shí)施例中Al≤0.040％；其余為Fe和不可去除的痕量元素。三個(gè)實(shí)施例提供的95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管制備工藝如下：采用鐵水和廢鋼做原料，經(jīng)鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→LF爐外精煉→VD真空脫氣→圓坯連鑄，得到圓管坯，再經(jīng)加熱→穿孔→軋管→張減徑(或定徑)→冷床冷卻→鋸切→矯直→探傷→人工檢查→測(cè)長(zhǎng)、稱重、噴標(biāo)→入庫(kù)，將圓坯熱軋成無(wú)縫鋼管，并對(duì)鋼管全長(zhǎng)進(jìn)行880℃～920℃淬火加650℃～720℃回火的熱處理調(diào)質(zhì)后，制成抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管。上述鋼管熱處理工藝的具體工藝參數(shù)列于表2：表2鋼管熱處理工藝工藝參數(shù)淬火溫度回火溫度實(shí)施例1880℃710℃實(shí)施例2900℃680℃實(shí)施例3920℃650℃對(duì)上述三個(gè)實(shí)施例制得的95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果列于表3：表3熱處理態(tài)鋼管的性能測(cè)試結(jié)果對(duì)上述三個(gè)實(shí)施例制備的95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管進(jìn)行金相檢驗(yàn)，結(jié)果如下：產(chǎn)品組織均為回火索氏體，晶粒度為9級(jí)～10級(jí)。由上述內(nèi)容可知，本發(fā)明提供的95ksi～110ksi鋼級(jí)抗硫鉆桿管體用無(wú)縫鋼管具有優(yōu)異的力學(xué)性能，抗腐蝕性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，適于在酸性油氣田勘探開發(fā)中應(yīng)用。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3