CN101487100A - 110Ksi钢级抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油套管用低合金钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低合金钢，一种110Ksi钢级抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油套管用低合金钢，按重量百分比计，其化学成分配比为：C：0.20～0.35，Si：0.10～1.0，Mn：0.10～1.2，Cr：1.0～2.5，Mo：0.1～1.0，Nb：0.01～0.1，V：0.01～0.1，Al：0.01～0.10，其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05。本发明的合金钢经调质处理后，在力学性能达到API110钢级要求的同时，具有优异的抗H2S和CO2腐蚀性能，是成本适中的“经济型”高强度油井管用钢。
Description
技术领域
本发明涉及一种低合金钢，尤其涉及110Ksi(110钢级)抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油井管用的低合金钢。
背景技术
长期以来，CO2和H2S腐蚀是制约油气田发展的一个重大问题。目前，国内外许多油气田存在CO2、H2S、Cl-等气体和介质对油井管的单独腐蚀或综合腐蚀，在这种腐蚀环境中，多数油田使用的还是一般碳钢管或单纯的抗硫油井管，从而导致油田发生多起因CO2和H2S腐蚀所产生的严重腐蚀事故，每年给油田带来的经济损失达亿元以上，严重影响了油田的经济效益。
从材料防腐学角度而言，在高CO2和H2S含量、氯离子、产出水量、铁离子含量、低PH值以及井中高温、高压和流体冲刷形成的强腐蚀环境中，要保证油田安全、高效地生产，最有效的办法是使用价格昂贵的超级13Cr不锈钢管材。但是，我国多数油田属贫矿低渗透油田，油井的开采寿命不长，若使用价格昂贵的高铬不锈钢等油管，一次性投资大，经济性较差。此外，高Cr不锈钢在这种高氯离子的环境中仍然存在较严重的CO2局部腐蚀。因此，大多数油田目前只好使用一般的普碳钢管材和低合金抗硫管，从而导致了油田多起严重的CO2和H2S腐蚀事故。
近年来，随着海上油田的开发、深井和超深井的开采，以及开采条件的不断恶化，高钢级抗CO2、H2S腐蚀油套管的需求量不断增加。因此，各油气田迫切需要“经济型”的抗腐蚀油套管，以满足自身生产的需要，抗腐蚀经济型油套管的研制在国际上已成为一种发展趋势。
日本专利JP 2001059136中发明人主要通过加入较多含量的Cr和适量的B并通过调质热处理后，合金钢材料的抗H2S应力腐蚀开裂性能满足NACE TM0177—96方法中规定的N80钢级的要求；但是该钢因没有加入Mo、Cu、Nb等强化和耐局部腐蚀元素，钢的强度低、抗CO2局部腐蚀性能较差。日本专利JP 2000063994中合金钢的Cr含量较高，因Cr加入量过高后钢的强度明显降低，该钢种只能生产95Ksi以下的钢级产品。中国专利02137308.6中通过加入3％左右Cr和微量稀土元素Ce后可以制造80～95钢级抗CO2、H2S腐蚀油套管用合金钢，但是该专利中因没有复合加入Nb、V等微合金化元素，钢强度低，无法制造110Ksi钢级产品。上述专利产品均因强度低，导致热处理回火温度不高，抗硫化氢应力腐蚀开裂性能较差，应力加载时只能按80％名义屈服强度加载，因此产品不能用于高含硫化氢腐蚀环境的油气井。现有专利合金钢的化学成分和产品钢级见表1所示。
表1 现有专利合金钢的化学成分和产品钢级 wt％
| 专利号(钢级) | C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Cu | A1 | B | Ce | Nb | V |
| JP 2001059136(80钢级) | 0.08/030 | 0.10/1.0 | 0.10/3.0 | 1.0/9.0 | 0.01/0.5 | 0.01/0.10 | 0.0001/0.002 | |||||
| JP 2000063994(80钢级) | ≤03 | ≤0.6 | 0.30/1.5 | 3.0/9.0 | 0.01/0.5 | 0.1/1.0 | 0.1/1.0 | ≤0.005 | 0.0001/0.002 | 0.01/0.20 | ||
| 02137308.6(80-95钢级) | 0.01/030 | 0.1/1.0 | 0.1/2.0 | 05/3.0 | 0.01/1.0 | 0.05/1.0 | 0.01/0.1 | 0.01/0.25 | 0.005/0.1 |
现有P110钢级常规油套管用合金钢在含有二氧化碳、氯离子、硫化氢等复合酸性腐蚀环境条件下耐蚀性很差，经常给油田带来以CO2或H2S为主的腐蚀事故。而C110等低合金抗硫油管又不具有抗CO2腐蚀性能，而且其抗SSC性能一般，在高硫化氢分压井矿下无法满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种110Ksi钢级抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油套管用低合金钢。
本发明是这样实现的：一种110Ksi钢级抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油套管用低合金钢，按重量百分比计，其化学成分配比为：
C：0.20～0.35，Si：0.10～1.0，
Mn：0.10～1.2，Cr：1.0～2.5，
Mo：0.1～1.0，Nb：0.01～0.1，
V：0.01～0.1，A1：0.01～0.10，
其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05。
本发明的合金钢经炼钢、轧管后在850-950℃水淬或油淬后，再在650-710℃高温长时间回火，其力学性能达到了110Ksi钢级的要求，而且其抗硫性能按照NACE 0177-2005A法标准在加载80％、90％名义屈服强度下经过720小时不断裂，抗CO2腐蚀性能比常规产品提高2倍以上。
本发明的合金钢选择化学成分范围的原因如下：
C是保证钢管室温强度和淬透性所必需的成分。碳含量低于0.20％时淬透性和强度不够，高于0.35％则韧性变坏。
Mo的加入提高了耐蚀性特别是抗局部腐蚀性，还提高了材料的强度和淬透性。如加入量低于0.1％，效果不明显，高于1.0％，加工性能和塑性恶化。
Si加入钢中起到了脱氧和改善耐蚀性的作用。含量低于0.10％时，效果不明显。当含量超过1.0％后，加工性和韧性恶化。
Cr的加入使钢的强度和抗CO2、H2S腐蚀性能提高。但是，Cr含量小于1.0％时，钢的淬透性不够，抗CO2腐蚀性能提高不明显。高于2.5％，强度会降低，加工性变差，材料成本提高。本发明中Cr含量控制在1.0～2.5％。
Mn是改善钢的强韧性必须的元素，小于0.1％时作用较小。当Mn含量超过1.2％后，抗CO2腐蚀性下降。
A1在钢中起到了脱氧作用和细化晶粒的作用，另外还提高了表面膜层的稳定性和耐蚀性。当加入量低于0.01％时，效果不明显，加入量超过0.10％，力学性能变差。
V、Nb的加入提高了耐蚀性特别是抗局部腐蚀性，还细化了晶粒、提高了材料的强度和淬透性。但是加入量低于0.01％时，效果不明显，超过0.2％时由于析出物粗化而使性能恶化。本发明中选择了V的含量为0.01～0.1％，Nb的含量为：0.01～0.1％，。
本发明的低合金钢中加入Cr后，其调质热处理后的强度随着Cr加入量的增加而不断提高，当Cr加入量达约2％后强度达到极大值，随后强度反而会因Cr加入量的提高而下降。此外，在合金钢中复合加入Nb、V微合金化元素后可以明显细化钢的晶粒，从而提高钢的强度。本发明正是利用这一规律使得本发明的钢种在生产110Ksi高钢级产品时回火温度可以明显提高，从而明显改善了钢的抗硫化氢应力腐蚀开裂性能，尤其是在加载90％名义屈服强度下经过720小时后没有发生断裂。此外，因钢的淬透性明显提高，本发明的合金钢可以制造25mm以上壁厚油套管产品。不仅如此，钢中因复合加入适量的Cr、Mo，抗CO2腐蚀性能得到了保证。
因此，本发明的合金钢经调质处理后，在力学性能达到API110钢级要求的同时，具有优异的抗H2S和CO2腐蚀性能，是成本适中的“经济型”高强度油井管用钢。
具体实施方式
表2表示试验钢的化学成分(按重量百分比计)，A1-A6为本发明的合金钢，B1-B4为对照钢，其中B1、B2分别为油田目前常用的P110普通和C110抗硫钢管，而B3、B4分别为对比专利合金钢的成分。
如表3所示，本发明的合金钢经冶炼、锻造、轧制、合适的热处理并经力学性能测试符合P110钢级的API5CT的性能要求后，力学性能的测试按GB6397—86标准进行。在CO2腐蚀较为突出的江汉油田的典型腐蚀环境中进行高压釜腐蚀模拟对比试验，试验结果显示，本发明的合金钢种的年腐蚀速率较油田目前使用的P110和C110等钢管降低了2倍以上，而且局部腐蚀现象得以消除。此外，本发明合金钢的抗H2S应力腐蚀开裂性能在加载110Ksi钢级90％名义屈服强度下按照NACE TM0177—2005方法A试验720小时没有发生断裂，完全达到高抗硫的要求。
本发明的合金钢由于其抗CO2和H2S腐蚀性能良好、价格便宜，可广泛用于油井管等需要耐腐蚀的场合。
表2 本发明的合金钢和现有合金钢的化学成分， wt％
表3 试验钢的力学性能、腐蚀性能
注：试验条件为Na++K+：17183.69mg/L，HCO3 -：122.04mg/L，Cl-：33687mg/L，SO4 2-：1440.9mg/L，Fe2+：100mg/L，Fe3+：30mg/L，Ca2+：1603.2mg/L，Mg2+：641.5mg/L，PH＝6.0，试验温度：110℃，CO2分压：2.0Mpa，流速：1.5m/s。
○：表明没有局部腐蚀；×：表明有局部腐蚀
Claims (1)
1.一种110Ksi钢级抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油套管用低合金钢，其特征是：按重量百分比计，其化学成分配比为：
C：0.20～0.35，Si：0.10～1.0，
Mn：0.10～1.2，Cr：1.0～2.5，
Mo：0.1～1.0，Nb：0.01～0.1，
V：0.01～0.1，Al：0.01～0.10，
其余为Fe和不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05。
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| CNA2008100327770A CN101487100A (zh) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | 110Ksi钢级抗硫化氢和二氧化碳腐蚀油套管用低合金钢 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102199729A (zh) * | 2010-03-23 | 2011-09-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 经济型55Ksi钢级抗CO2腐蚀油井管及其制造方法 |
| CN105478525A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-13 | 河北华通线缆集团股份有限公司 | 一种内含测井电缆的连续油管的制造方法 |
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2008
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| CN105478525A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-13 | 河北华通线缆集团股份有限公司 | 一种内含测井电缆的连续油管的制造方法 |
| CN105478525B (zh) * | 2016-01-06 | 2017-10-31 | 河北华通线缆集团股份有限公司 | 一种内含测井电缆的连续油管的制造方法 |
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