CN110616366A - 一种125ksi钢级抗硫油井管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种125ksi钢级抗硫油井管,其化学元素质量百分比为:C:0.20~0.30%,Si:0.1~0.5%,Mn:0.2~0.6%,Cr:0.30~0.70%,Mo:0.60~1.00%,V:0.10~0.20%,Nb:0.01~0.06%,Ti:0.015~0.035%,W:0.20~0.60%,Al≤0.1%,N≤0.008%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明还公开了一种上述125ksi钢级抗硫油井管的制造方法,包括步骤:(1)制得管坯;(2)将管坯穿孔和热轧,制得荒管;(3)在线控冷;(4)淬火+回火:淬火步骤中淬火温度为Ac3+(30~50℃),其中Ac3(℃)=910‑203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[Mo%]+13.1[W%],然后水淬,水淬速度≥30℃/s;回火步骤中回火温度为680~700℃,然后空冷。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井管及其制造方法,尤其涉及一种抗硫油井管及其制造方法。
背景技术
随着石油天然气的日益枯竭,油气的开采开发朝着深井、超深井的方向发展,相应地,油气井环境具有更高的压力、更高的温度、更高的腐蚀性,特别是油气中含有硫化氢腐蚀介质,这对油井管材质的强度和抗硫化氢应力腐蚀能力提出了更高的要求。
在美国石油协会标准套管和油管规范(API Spec 5CT)中,现有标准化的抗硫管钢级有屈服强度为80ksi(也就是551MPa)、90ksi(也就是620MPa)、95ksi(也就是655MPa)及110ksi(也就是758MPa)这四种,而更高屈服强度如125ksi(也就是862MPa)钢级的抗硫管仍未纳入美国石油协会(API)标准,其原因是现有的研究和生产技术水平尚不成熟。对于低合金钢来说,强度和抗硫化氢应力腐蚀是一对矛盾的性能因子,强度提高其抗硫化氢应力腐蚀能力会明显下降。要同时保证强度和抗硫性能,目前只能采用昂贵的13Cr以上的高合金不锈钢或者镍基合金,而采用低合金钢的几乎没有。目前国内外尚没有实现125ksi钢级抗硫油井管的批量生产和应用,而现有的专利也是以牺牲抗硫性能为代价来提高材料强度的。
公开号为CN103160752A,公开日为2013年6月19日,名称为“一种低温韧性优良的高强无缝钢管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种低温韧性优良的高强无缝钢管,其成分为:C:0.15%~0.20%、Si:0.20%~0.30%、Mn:0.20%~0.50%、P:≤0.010%、S:≤0.003%、Cr:0.6%~0.8%、Mo:0.4%~0.7%、Ni:1.0%~1.4%、Nb:0.01%~0.035%、Als:0.01%~0.05%,采用的是Cr-Mo-Ni体系来获得125ksi钢级油井管,虽然韧性得到大幅度提高,-60℃冲击功达到40J以上,但未有抗硫性能的保证。
公开号为CN103966524A,公开日为2014年8月6日,名称为“一种抗硫化物应力开裂的油管和套管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种抗硫化物应力开裂的油管和套管,其成分为C:0.12%~0.20%、Si:0.15%~0.40%、Mn:0.30%~1.00%、P:0.015%以下、S:0.010%以下、Cr:0.50%~1.60%、Mo:0.60%~1.20%、Ni:0.50%~2.0%、Nb:0.02%~0.08%、Ti:0.005%~0.015%、Al:0.01%~0.10%、Ca:0.001%~0.01%、B:0.001%以下、N:0.005~0.03%,该发明通过优化Cr、Mo、Ni、Nb的含量以及降低C含量,使回火马氏体组织中的M23C6型碳化物、M3C型碳化物以及碳化物中含有的平均Cr浓度与平均Fe浓度之比控制在一定范围内,从而获得具有精细均匀回火马氏体组织的125ksi钢级油套管。
鉴于此,期望获得一种125ksi钢级油井管,其具有较高的强度和优异的抗硫化氢应力腐蚀性能,能够广泛适用于含硫化氢环境的石油天然气开采等领域。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种125ksi钢级抗硫油井管,其具有较高的强度和优异的抗硫化氢应力腐蚀性能,能够广泛适用于含硫化氢环境的石油天然气开采等领域。
为了实现上述目的,本发明提出了一种125ksi钢级抗硫油井管,其化学元素质量百分比为:
C:0.20~0.30%,Si:0.1~0.5%,Mn:0.2~0.6%,Cr:0.30~0.70%,Mo:0.60~1.00%,V:0.10~0.20%,Nb:0.01~0.06%,Ti:0.015~0.035%,W:0.20~0.60%,Al≤0.1%,N≤0.008%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的各化学元素的设计原理为:
C:C是保证强度及淬透性的重要元素。C含量较低时,强度难以保证,也难以避免先共析铁素体的析出,影响抗硫性能。而C含量过高时,易出现淬火裂纹,同时还会增大晶界粗大碳化物M23C6的析出倾向,从而影响抗硫性能。因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的C的质量百分比控制在0.20~0.30%。
Si:Si是钢中由脱氧剂而带入的元素,其含量超过0.5%时,会显著增加钢的冷脆倾向,其含量低于0.1%时,会影响脱氧效果。因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Si的质量百分比限定在0.1~0.5%。
Mn:Mn也是由脱氧剂而带入的元素,Mn具有扩大奥氏体相区、增加淬透性、细化晶粒的有益效果,但Mn在凝固时易发生偏析,造成最终产品中的明显带状组织,由于带状组织与基体间的硬度、析出相有明显差异,会影响钢的抗硫性能。因此需要将Mn的质量百分比限定在0.6%以下。此外,为了保证脱氧效果,需要将Mn的质量百分比限定在0.2%以上。因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Mn的质量百分比限定在0.2~0.6%。
Cr:Cr是提高强度和淬透性的元素,有利于提高抗腐蚀性能。但Cr含量过高会导致回火时在晶界析出粗大的Cr23C6碳化物,不利于抗硫化氢应力腐蚀性能,因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Cr的质量百分比限定在0.30~0.70%。
Mo:Mo是提高强度和淬透性的元素,有利于提高抗腐蚀性能。Mo的碳化物在高温回火时析出提高了回火抗力,因此要保证强度和高温回火抗力就必须加入足量的Mo,但Mo是贵重元素,会显著增加成本,同时过高的Mo也会导致粗大的碳化物析出,从而不利于抗硫化氢应力腐蚀性能。因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Mo的质量百分比限定在0.60~1.00%。
V:V是有效的细化晶粒元素,能够起到析出强化和提高高温回火抗力的作用。V可以保证钢在高温回火时降低位错密度,从而有利于析出细小的VC析出相,而细小的VC析出相是很好的氢陷阱,可以提高抗硫化氢应力腐蚀性能。但过高的V会导致回火脆性,从而会影响钢的韧性,降低钢的抗硫化氢应力腐蚀能力。因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的V的质量百分比限定在0.10~0.20%。
Nb:Nb是有效的细化晶粒元素,晶粒的细化有利于提高钢的强度、韧性及抗硫化氢应力腐蚀性能,因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Nb元素的质量百分比限定在0.01~0.06%。
Ti:Ti也是有效的细化晶粒元素,同时还能起到固N的作用。但是过高的Ti会形成粗大的TiN夹杂物,这对钢的抗硫化氢应力腐蚀性能不利。因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Ti的质量百分比限定在0.015~0.035%。
W:W可以显著提高钢的淬透性和力学性能。W还能提高钢的回火抗力,从而在钢中Mo含量增加的同时不会进一步引起粗大的M23C6型碳化物和KSI碳化物的析出,而是使细小的、均匀沉淀的MC型碳化物析出。此外,W可以保证钢在较高的温度下或者较长的回火时间下进行回火后,仍具有较高的强度,从而使位错密度得以大幅度降低,从而提高钢的抗硫化氢应力腐蚀性能。由于W加入量较少时,其所起的有益作用不明显,而加入量过多又会增加钢的冷脆性,本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的W的质量百分比限定在0.20~0.60%。
Al:Al是钢脱氧所必须的元素,因此无法完全避免将Al带入钢中,但Al含量超过0.1%后,对钢的浇铸过程会有不利影响,因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的Al的质量百分比限定在Al≤0.1%,优选地,Al≤0.05%。
N:钢中加入N会有效提升钢的强度和硬度,但也会使钢在晶界处产生偏析从而降低钢的抗硫化氢应力腐蚀性能,因此本案发明人将本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中的N的质量百分比限定在N≤0.008%。
进一步地,在本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中,其中Cr和Mo元素满足:2.4≤[Cr%]+3[Mo%]≤3.5。
在本发明所述的技术方案中,为了保证本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管具有优异的抗硫化氢应力腐蚀性能,同时为了避免过高含量的Cr和Mo导致大尺寸的析出相析出,从而不利于钢的抗硫化氢应力腐蚀性能,本案发明人通过研究发现,Cr和Mo元素应满足关系式:2.4≤[Cr%]+3[Mo%]≤3.5,式中的Cr和Mo分别表示其质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值,例如当Cr的质量百分比为0.45%,Mo的质量百分比为0.75%,则代入公式时的数值分别为0.45和0.75,从而计算得到[Cr%]+3[Mo%]=0.45+3×0.75=2.7。
更进一步地,在本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管中,在所述其他不可避免的杂质中,S≤0.004%,P≤0.015%,O≤0.01%。
在本发明所述的技术方案中,其他不可避免的杂质主要包括S、P和O。S是钢中的有害元素,其存在对于钢的耐腐蚀性、热加工性、韧性都有不利的影响,因此S含量应尽量少,本发明将125ksi钢级抗硫油井管中的S元素的质量百分比限定在S≤0.004%,优选地,S≤0.001%。P是也是钢中的有害元素,其存在对于钢的耐腐蚀性、韧性都有不利影响,因此P含量也应尽量少,本发明将125ksi钢级抗硫油井管中的P元素的质量百分比限定在P≤0.015%,优选地,P≤0.01%。O是降低钢的耐蚀性和韧性的元素,O含量过高意味着夹杂物的含量也较高,因此应严格控制钢中O的含量,本发明将125ksi钢级抗硫油井管中的O元素的质量百分比限定在O≤0.01%,优选地,O≤0.005%。
进一步地,本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管,其微观组织为回火索氏体。
进一步地,本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管,其表征抗H2S应力腐蚀能力的K1SSC值≥27.5MPa*m1/2。
相应地,本发明的另一目的在于提供一种上述125ksi钢级抗硫油井管的制造方法,该制造方法成本低廉,并通过合理的工艺设计使制得的125ksi钢级抗硫油井管具有较高的强度和优异的抗硫化氢应力腐蚀性能。
为了实现上述目的,本发明提出了一种上述125ksi钢级抗硫油井管的制造方法,其包括步骤:
(1)制得管坯;
(2)将管坯穿孔和热轧,制得荒管;
(3)采用在线控冷的方式对荒管进行冷却;
(4)采用淬火+回火进行一次调质热处理:其中在淬火步骤,淬火温度为Ac3+(30~50℃),其中Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[M o%]+13.1[W%],然后进行水淬,水淬速度≥30℃/s;其中在回火步骤,回火温度为680~700℃,然后空冷。
在本发明所述的制造方法中,在步骤(1)中,在一些实施方式中,先进行电炉冶炼,然后将冶炼后的钢水浇铸成铸锭,然后再锻造或轧制成管坯。在步骤(3)中,在一些实施方式中,将热轧后的荒管迅速通过带水冷喷嘴的环形冷却装置,通过控制喷嘴的水压、流量以及荒管的辊道传送速度对荒管进行在线控冷冷却,以便获得均匀细小的贝氏体组织。在步骤(4)中,在一些实施方式中,在淬火步骤,将冷却后的荒管加热到Ac3+(30~50℃)后,保温0.5-1h,然后进行水淬;在回火步骤,将淬火后的荒管在回火炉中进行回火,回火温度为680~700℃,保温时间为1.5-2.5h,然后进行空冷,以便得到回火索氏体组织。
此外,需要说明的是,在步骤(4)中,在淬火步骤,淬火温度为Ac3+(30~50℃),其中Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[Mo%]+13.1[W%],式中的C、Si、V、Mo和W分别表示其各自的质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值,例如当C的质量百分比为0.25%,Si的质量百分比为0.21%,V的质量百分比为0.11%,Mo的质量百分比为0.75%,W的质量百分比为0.45%,则代入公式时的数值分别为0.25、0.21、0.11、0.75和0.45,从而计算得到Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[Mo%]+13.1[W%]=910-203×0.251/2+44.7×0.21+104×0.11+31.5×0.75+13.1×0.45=858.8。
此外,本发明所述的制造方法,通过在线控冷工艺获得均匀细小的贝氏体组织,从而使本发明所述的制造方法只需要进行一次调质热处理后即可获得较小的晶粒组织,从而获得本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管,相比于现有技术中通过两次或者多次调质热处理来细化晶粒,以便提高钢的强度和抗硫化氢应力腐蚀性能的稳定性,本发明所述的制造方法可以显著降低成本。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(3)中,控制冷却速度为10~30℃/s,控制终冷温度为(Bs±30)℃,其中贝氏体转变温度Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%],完成在线控冷后进行空冷。
在本发明所述的制造方法中,在步骤(3)中,控制冷却速度为10~30℃/s,原因是冷却速度过快会导致得不到贝氏体组织,而冷却速度过慢则会形成珠光体。此外,需要说明的是,贝氏体转变温度Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%],式中的C、Mn、Cr和Mo分别表示其各自的质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值,例如当C的质量百分比为0.25%,Mn的质量百分比为0.53%,Cr的质量百分比为0.45%,Mo的质量百分比为0.75%,则代入公式时的数值分别为0.25、0.53、0.45和0.75,从而计算得到Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%]=830-270×0.25-90×0.53-70×0.45-83×0.75=621.1。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(2)中,将管坯加热到1050~1250℃,保温1~3小时后,经穿孔、热轧制得荒管。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(2)中,控制热轧的终轧温度在900℃以上,以保证终轧结束时荒管为全奥氏体组织。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(3)中,完成在线控冷后进行冷床空冷。
本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管及其制造方法与现有技术相比,具有以下有益效果:
(1)本发明通过合理的成分设计,使本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管成本低廉,并具有较高的强度和优异的抗硫化氢应力腐蚀性能,能够广泛适用于含硫化氢环境的石油天然气开采等领域。
(2)本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管的制造方法通过优化的工艺设计,显著降低制造成本,并且使制得的125ksi钢级抗硫油井管的屈服强度(Rt0.7)≥125ksi(也就是862MPa),表征抗H2S应力腐蚀能力的K1SSC值≥27.5MPa*m1/2。
具体实施方式
下面将具体的实施例对本发明所述的125ksi钢级抗硫油井管及其制造方法做进一步的解释和说明,然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6和对比例1-10
表1-1和表1-2列出了实施例1-6和对比例1-10的125ksi钢级抗硫油井管中各化学元素的质量百分比。
表1-1.(wt%,余量为Fe和除P、S、O以外的不可避免的杂质)
表1-2.(wt%,余量为Fe和除P、S、O以外的不可避免的杂质)
序号 | Ti | W | Al | O | N | [Cr%]+3[Mo%] |
实施例1 | 0.022 | 0.45 | 0.06 | 0.009 | 0.006 | 2.7 |
实施例2 | 0.032 | 0.58 | 0.09 | 0.005 | 0.005 | 2.52 |
实施例3 | 0.015 | 0.21 | 0.04 | 0.002 | 0.007 | 3.16 |
实施例4 | 0.033 | 0.36 | 0.07 | 0.004 | 0.006 | 2.92 |
实施例5 | 0.019 | 0.25 | 0.06 | 0.007 | 0.005 | 3.48 |
实施例6 | 0.034 | 0.41 | 0.08 | 0.008 | 0.002 | 2.84 |
对比例1 | 0.031 | <u>0.17</u> | 0.06 | 0.003 | 0.004 | 2.7 |
对比例2 | 0.028 | 0.32 | 0.04 | 0.002 | 0.003 | 2.58 |
对比例3 | 0.032 | 0.36 | 0.06 | 0.008 | 0.006 | <u>2.27</u> |
对比例4 | 0.019 | 0.27 | 0.07 | 0.005 | 0.002 | <u>3.6</u> |
对比例5 | 0.021 | <u>0.62</u> | 0.05 | 0.003 | 0.004 | 3.47 |
对比例6 | <u>0.013</u> | 0.32 | 0.06 | 0.006 | 0.008 | 2.57 |
对比例7 | <u>0.036</u> | 0.38 | 0.08 | 0.007 | 0.008 | 2.65 |
对比例8 | 0.033 | 0.36 | 0.07 | 0.004 | 0.006 | 2.92 |
对比例9 | 0.033 | 0.36 | 0.07 | 0.004 | 0.006 | 2.92 |
对比例10 | 0.033 | 0.36 | 0.07 | 0.004 | 0.006 | 2.92 |
注:表中[Cr%]+3[Mo%],式中的Cr和Mo分别表示其质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值。
实施例1-6和对比例1-10的125ksi钢级抗硫油井管采用下述步骤制得(具体工艺参数参见表2-1和表2-2):
(1)按照表1-1和表1-2中的各化学元素的质量百分比进行电炉冶炼,然后将冶炼后的钢水浇铸成铸锭,然后再轧制成的管坯。
(2)将管坯加热到1050~1250℃,保温1~3小时后,经穿孔、热轧制得荒管,其中控制热轧的终轧温度在900℃以上。
(3)将热轧后的荒管迅速通过带水冷喷嘴的环形冷却装置,通过控制喷嘴的水压、流量以及荒管的辊道传送速度对荒管进行在线控冷冷却。控制冷却速度为10~30℃/s,控制终冷温度为(Bs±30)℃,其中贝氏体转变温度Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%],完成在线控冷后进行冷床空冷。需要说明的是,贝氏体转变温度Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%],式中的C、Mn、Cr和Mo分别表示其各自的质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值。
(4)采用淬火+回火进行一次调质热处理:其中在淬火步骤,淬火温度为Ac3+(30~50℃),其中Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[M o%]+13.1[W%],保温时间为0.5-1h,然后进行水淬,水淬速度≥30℃/s。其中在回火步骤,回火温度为680~700℃,保温时间为1.5-2.5h,然后空冷,得到规格为的125ksi钢级抗硫油井管。需要说明的是,Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[Mo%]+13.1[W%],式中的C、Si、V、M o和W分别表示其各自的质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值。
表2-1和表2-2列出了实施例1-6和对比例1-10的125ksi钢级抗硫油井管的制造方法的具体工艺参数。
表2-1.
注:表中Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%],式中的C、Mn、Cr和Mo分别表示其各自的质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值。
表2-2.
注:表中Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[Mo%]+13.1[W%],式中的C、Si、V、Mo和W分别表示其各自的质量百分比,并且带入上述限定公式时的数值应当代入百分号前的数值。
对实施例1-6和对比例1-10的125ksi钢级抗硫油井管进行性能测试,其中常温拉伸性能测试根据GB/T 228.1-2000标准进行,抗硫化氢应力腐蚀性能根据NACE TM0177-2005D法A溶液试验标准进行,测试结果列于表3中。
表3.
由表3可以看出,实施例1-6的125ksi钢级抗硫油井管的屈服强度在125ksi(也就是862MPa)以上,表征抗硫化氢应力腐蚀能力的KISCC值在27.5MPa·m1/2以上。
对比例1的125ksi钢级抗硫油井管中W含量过低导致抗硫性能下降。
对比例2的125ksi钢级抗硫油井管中Cr和V的含量均过低,导致弥散分布的析出相减少,晶粒细化作用不明显,从而导致抗硫性能下降。
对比例3的125ksi钢级抗硫油井管中Cr+3Mo过低,使得钢在酸性环境下的抗腐蚀能力降低,从而使抗硫性能也降低。
对比例4的125ksi钢级抗硫油井管中Cr和Cr+3Mo均过高,使钢中大尺寸析出相明显增加,抗硫性能降低。
对比例5的125ksi钢级抗硫油井管中Mo和W均过高,使钢的回火抗力明显增加,冷硬性增强,导致抗硫性能降低。
对比例6的125ksi钢级抗硫油井管中Nb和Ti均过低,使弥散分布的析出相减少,晶粒细化作用不明显,抗硫性能降低。
对比例7的125ksi钢级抗硫油井管中V、Nb和Ti均过高,导致钢中粗大夹杂和析出相增多,抗硫性能明显下降。
对比例8的125ksi钢级抗硫油井管,其管坯在热轧后未进行在线控冷工艺,导致一次调质热处理后得到的组织粗大不均匀,从而使抗硫性能降低。
对比例9的125ksi钢级抗硫油井管,其管坯在热轧后在线控冷的终冷温度不在(Bs±30)℃范围内,未能实现贝氏体转变,导致一次调质热处理后得到的组织粗大不均匀,抗硫性能降低。
对比例10的125ksi钢级抗硫油井管,由于在线控冷的冷速太慢,导致形成珠光体和贝氏体混合组织,从而导致一次调质热处理后晶粒细化不明显,抗硫性能降低。
需要说明的是,本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例,所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术,包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物,在先公开使用等等,都可纳入本发明的保护范围。
此外,本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式,本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合,除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是,以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例,随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种125ksi钢级抗硫油井管,其特征在于,其化学元素质量百分比为:
C:0.20~0.30%,Si:0.1~0.5%,Mn:0.2~0.6%,Cr:0.30~0.70%,Mo:0.60~1.00%,V:0.10~0.20%,Nb:0.01~0.06%,Ti:0.015~0.035%,W:0.20~0.60%,Al≤0.1%,N≤0.008%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的125ksi钢级抗硫油井管,其特征在于,其中Cr和Mo元素满足:2.4≤[Cr%]+3[Mo%]≤3.5。
3.如权利要求1所述的125ksi钢级抗硫油井管,其特征在于,在所述其他不可避免的杂质中,S≤0.004%,P≤0.015%,O≤0.01%。
4.如权利要求1所述的125ksi钢级抗硫油井管,其特征在于,其微观组织为回火索氏体。
5.如权利要求1所述的125ksi钢级抗硫油井管,其特征在于,其表征抗H2S应力腐蚀能力的K1SSC值≥27.5MPa*m1/2。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的125ksi钢级抗硫油井管的制造方法,其包括步骤:
(1)制得管坯;
(2)将管坯穿孔和热轧,制得荒管;
(3)采用在线控冷的方式对荒管进行冷却;
(4)采用淬火+回火进行一次调质热处理:其中在淬火步骤,淬火温度为Ac3+(30~50℃),其中Ac3(℃)=910-203[C%]1/2+44.7[Si%]+104[V%]+31.5[Mo%]+13.1[W%],然后进行水淬,水淬速度≥30℃/s;其中在回火步骤,回火温度为680~700℃,然后空冷。
7.如权利要求6所述的制造方法,其特征在于,在步骤(3)中,控制冷却速度为10~30℃/s,控制终冷温度为(Bs±30)℃,其中贝氏体转变温度Bs=830-270[C%]-90[Mn%]-70[Cr%]-83[Mo%],完成在线控冷后进行空冷。
8.如权利要求6所述的制造方法,其特征在于,在步骤(2)中,将管坯加热到1050~1250℃,保温1~3小时后,经穿孔、热轧制得荒管。
9.如权利要求8所述的制造方法,其特征在于,在步骤(2)中,控制热轧的终轧温度在900℃以上,以保证终轧结束时荒管为全奥氏体组织。
10.如权利要求7所述的制造方法,其特征在于,在步骤(3)中,完成在线控冷后进行冷床空冷。
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