CN102257167B - 高合金管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

不用过度地添加合金成分,通过选择冷轧时的加工条件,制造不仅具有油井管所要求的耐腐蚀性,而且还兼具作为目标的强度的高合金管。一种具有758.3~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯之后再经冷轧而制造高合金管的方法,该高合金管的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.05~0.50%,余量由Fe和杂质构成,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内,并且满足下式(1)的条件进行冷轧。Rd(%)≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1)其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度(%)和目标屈服强度(MPa),然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。

Description

高合金管的制造方法
技术领域
本发明涉及在二氧化碳气体腐蚀环境和应力腐蚀环境下也发挥出优异的耐腐蚀性,并且还兼具高强度的高合金管的制造方法。根据本发明制造的高合金管能够用于例如油井和气井(以下统称为“油井”)。 
背景技术
作为在深井和含有湿润的二氧化碳气体(CO2)、硫化氢(H2S)、氯离子(Cl-)等腐蚀性物质的严酷的腐蚀环境下使用的油井管,历来使用的是由高Cr-高Ni合金构成的高合金管。可是近年来,油井深井化的倾向显著,以在比过去更严酷的环境下使用为目的,特别要求合金管具有高达110~140ksi级(最低屈服强度758.3~965.2MPa)的高强度,并且具有耐腐蚀性。 
在专利文献1~4中公开有一种方法,是对于高Cr-高Ni合金进行热加工和固溶处理后,以10~60%的壁厚减少率进行冷加工而得到高强度的高合金油井管的方法。 
在专利文献5中公开,为了得到在硫化氢环境下的耐腐蚀性优异的奥氏体合金,以特定的关系分别含有La、Al、Ca、S、O,控制夹杂物的形状而进行冷加工。这里的冷加工是为了附加强度而进行,但从耐腐蚀性的观点出发,则进行30%以下的壁厚减少加工。 
在专利文献6中公开有一种高Cr-高Ni合金,其调节Cu和Mo的含量,改善了硫化氢环境下的耐SCC性,并记载在热加工后,优选再通过加工度30%以下的冷加工调节强度。 
专利文献7中公开有一种耐应力腐蚀裂纹性优异的油井管用高Ni合金的制造方法,其方式是适量含有N,将S限制在0.01wt%以下,在固溶热处理之后再进行5~25%的冷加工。 
在专利文献8中公开有一种耐二氧化硫油井用管的制造方法,其是在 200℃~常温的温度区域,施加断面收缩率35%以上的塑性加工,接着在再加结晶温度之上加热保持,冷却后进行冷加工,记述有在最终的冷加工中,进行15~30%的冷拉拔加工的实施例。 
【先行技术文献】 
【专利文献】 
【专利文献1】特开昭58-6927号公报 
【专利文献2】特开昭58-9922号公报 
【专利文献3】特开昭58-11735号公报 
【专利文献4】美国专利4421571号说明书 
【专利文献5】特开昭63-274743号公报 
【专利文献6】特开平11-302801号公报 
【专利文献7】特开昭63-83248号公报 
【专利文献8】特开昭63-203722号公报 
但是在上述文献中,并没有对于考虑高合金管的组成的冷加工带来的高强度化进行具体的研究,关于用于获得作为目标的强度,特别是屈服强度的适当的成分设计和冷加工条件,也都没有暗示。 
发明内容
本发明鉴于这样的状况,其目的在于,提供一种高合金管的制造方法,不仅具有在深井和严酷的腐蚀环境中使用的油井管所要求的耐腐蚀性,而且还兼具作为目标的强度。 
本发明者们为了解决上述课题,对于具有各种化学组成的高合金材,通过冷轧制造高合金管时,使最终的冷轧的加工度发生各种变化,并确认其抗拉强度,进行这一实验的结果得到以下(a)~(h)所示的结论。 
(a)对于被用于深井和在严酷的腐蚀环境下使用的油井的高合金管,要求有耐腐蚀性。若使高合金管的基本的化学组成为(20~30%)Cr-(25~40%)Ni,则从耐腐蚀性的观点出发,需要降低C含量。 
(b)若降低C含量,则直接导致强度不足,但经热加工或进一步固溶热处理而形成的高合金管坯,通过之后的冷轧,能够使其强度提高。但是,若这时的加工度以断面收缩率计超过80%,则虽然具有高强度,但发 生加工硬化,因此延展性和韧性降低。另外,若这时的加工度以断面收缩率计在30%以下,则不能取得期望的高强度。因此,冷轧时的加工度以断面收缩率计,需要超过30%,在80%以下。优选为35~80%。 
(c)而且可知,在进行冷轧时的加工度Rd以断面收缩率计超过30%、在80%以下的范围内,使(20~30%)Cr-(25~40%)Ni为基本的化学组成的高合金管,最终冷轧的加工度Rd越大,能够得到越高的屈服强度YS,该加工度Rd与屈服强度YS由线性关系表示。 
此外还可知,N的含量对高合金管的强度有很大影响,越是高N材越能够得到高强度的高合金管。这被认为是由于,若更多地含有N,则由N带来的固溶强化更多地体现,从而强度提高。 
图1是对于在后述的实施例中使用的具有各种化学组成的高合金管,描绘以断面收缩率计的加工度Rd(%)和经拉伸试验所得到的屈服强度YS(MPa)的曲线图。显示高N材(N含量:0.1963质量%)和低N材(N含量:0.0784~0.0831质量%)双方,均分别在以断面收缩率计的加工度Rd和屈服强度YS上存在线性关系。而且还显示高N材能够得到比低N材大的屈服强度YS,判定通过增加N含量,能够得到更高强度的高合金管。 
(d)其次,本发明者们认为,如果高合金管的屈服强度依存于进行冷轧时的加工度Rd和高合金管的化学组成,则为了得到作为该高合金管的目标屈服强度,可以确立与管加工条件相关的适当的成分设计技巧。即,为了得到作为该高合金管的目标的屈服强度,可以不借助高合金管的化合组成进行微调,而是借助进行冷轧时的加工度Rd进行微调。而且不需要根据每种强度水来变更合金组成而熔炼多种高合金,因此能够抑制材料板坯的库存。 
如此,如果能够确立与管加工条件相关的适当的成分设计技巧,则为了得到具有目标强度的高合金管,不必每次都使原材的合金组成发生变化,只要以考虑原材的合金组成而求得的作为目标的冷轧条件,即以目标的加工度Rd或其以上的加工度进行冷轧即可。 
(e)在这样的构思下,对于高合金管的屈服强度和进行冷轧时的加工度Rd和高合金管的化学组成之间的相关关系,反复进行锐意研究和实验。其结果发现,使(20~30%)Cr-(25~40%)Ni作为基本的化学组成,使N含量为0.05~0.50%的范围内的高合金管,进行冷轧时的加工度Rd以断面收缩率计在超过30%但在80%以下的范围内,屈服强度YS(MPa)能够基于以进行冷轧时的断面收缩率求得的加工度Rd,和高合金管的化学组成之中的Cr、Mo和N的各成分的含量,根据下式(2)计算。
YS=3.1×(Rd+Cr+6×Mo+300×N)+520…(2) 
其中,式中的YS和Rd意思分别是屈服强度(MPa)和以断面收缩率计的加工度(%),而且Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。 
还有,作为冷加工方法,一般来说可列举如下:使用拉拔机的拉模和插塞(plug)进行的冷拉拔加工;使用周期式轧管机(pilger mill)的辊锻模和心轴进行的冷轧。但是,本发明者们发现,即使是以同一断面收缩率求得的加工度,比起通过本发明的冷轧得到的管的强度,通过冷拉拔加工得到的管的强度这一方更高。因此在本发明中,限定于经过冷轧工序而制造高合金管的方法。 
图2是关于后述的实施例中使用的各种高合金管,在X轴上,取将化学组成及以断面收缩率计的加工度Rd(%)代入上式(2)的右边所得到的值,然后在Y轴上,取实际经拉伸试验而得到的屈服强度YS(MPa),由此而绘制的曲线图。显示如果是以(20~30%)Cr-(25~40%)Ni为基本的化学组成的高合金管,则能够根据式(2),由该化学组成和以其断面收缩率计的加工度Rd(%)高精度地求得屈服强度。 
(f)因此,为了得到具有目标强度的高合金管,除去通过原材的合金成分,即Cr、Mo和N的含量而显现出的屈服强度的部分,使之通过冷轧显现即可。而且,为了得到作为目标的屈服强度MYS(110~140ksi级(最低屈服强度为758.3~965.2MPa)),选定以(20~30%)Cr-(25~40%)Ni为基本的化学组成,使N含量为0.05~0.50%的范围内的高合金管的化学组成后,采用由上式(2)获得的加工度Rd(%)或其以上的加工度进行最终的冷轧即可。因此,由于最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内,所以按满足下式(1)的条件进行冷轧即可。 
Rd(%)≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1) 
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度(%)和目标屈服强度(MPa),然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。 
(g)为了得到更高强度的高合金管,即目标的屈服强度MYS(125~140ksi级(最低屈服强度为861.8~965.2MPa))的高合金管,还发现使最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd特别规定为60~80%,或将高合金中的N含量特别提高到0.16~0.50%即可。因此,通过将最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd特别限定为60~80%的范围内,即使是N含量为0.05~0.50%的状态下,也能够制造目标的屈服强度MYS(125~140ksi级(最低屈服强度为861.8~965.2MPa))的高合金管。或者通过将N含量特别提高到0.16~0.50%,即使最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内,也能够制造目标的屈服强度MYS(125~140ksi级(最低屈服强度为861.8~965.2MPa))的高合金管。此外,使最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd规定为60~80%的范围内,并且使高合金中的N含量提高到0.16~0.50%时,能够制造目标的屈服强度达到更高强度的140ksi级(最低屈服强度为965.2MPa))的高合金管。 
(h)如此,对于以(20~30%)Cr-(25~40%)Ni为基本的化学组成的高合金管,也不用过度地添加合金成分,通过选择冷轧时的加工条件,就能够得到目标的屈服强度,因此能够实现材料成本的降低。此外,配合原材的合金组成而选择冷轧时的加工条件,便能够得到具有目标强度的高合金管,因此不需要针对每种强度水平变更合金组成而熔炼多种高合金,因此能够抑制材料板坯的库存。 
本发明在这一新的发现的基础上完成,其要旨如以下(1)~(4)所示。 
(1)一种具有758.3~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后再经冷轧而制造高合金管的方法:该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.05~0.50%, 余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内,并且满足下式(1)的条件进行冷轧。 
Rd(%)≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1) 
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度(%)和目标屈服强度(MPa),然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。 
(2)一种具有861.8~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后再经冷轧而制造高合金管的方法:该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.05~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd在60~80%的范围内,并且满足下式(1)的条件进行冷轧。 
Rd(%)≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1) 
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度(%)和目标屈服强度(MPa),然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。 
(3)一种具有861.8~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后再经冷轧而制造高合金管的方法:该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.16~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内,并且满足下式(1)的条件进行冷轧。 
Rd(%)≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1) 
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度(%)和目标屈服强度(MPa),然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。 
(4)一种具有965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后再经冷轧而制造高合金管的方法:该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.16~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd在60~80%的范围内,并且满足下式(1)的条件进行冷轧。 
Rd(%)≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1) 
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度(%)和目标屈服强度(MPa),然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的含量(质量%)。 
根据本发明,不用过度地添加合金成分,通过选择冷轧时的加工条件,就能够制造出不仅具有在深井和严酷的腐蚀环境中使用的油井管所要求的耐腐蚀性,而且还兼具作为目标的强度的高合金管。 
附图说明
图1是关于高合金管,描绘以断面收缩率计的加工度Rd(%)和经拉伸试验所得到的屈服强度YS(MPa)的曲线图。 
图2是关于高合金管,在X轴上,取将化学组成及以断面收缩率计的加工度Rd(%)代入上式(2)的右边所得到的值,然后在Y轴上,取实际经拉伸试验而得到的屈服强度YS(MPa),由此而绘制的曲线图。 
具体实施方式
接下来,阐述本发明的高合金管的制造方法中使用的高合金钢的化学组成的限制理由。还有,各元素的含量的“%”表示“质量%”。 
C:0.03%以下 
C若其含量超过0.03%,则在结晶晶界形成Cr碳化物,晶界的应力腐蚀裂纹敏感性增大。因此,使其上限为0.03%。优选的上限为0.02%。 
Si:1.0%以下 
Si作为合金的脱氧剂是有效的元素,能够根据需要使之含有。作为脱氧剂的效果以0.05%以上含量能够获得。但是,若其含量超过1.0%,则热加工性降低,因此Si含量为1.0%以下。优选的范围是0.5%以下,更优选为0.4%以下。
Mn:0.3~5.0% 
Mn与上述的Si一样,作为合金的脱氧剂是有效的元素,在奥氏体相的稳定上是有效的元素。其效果以0.3%以上含量能够获得。但是,若其含量超过5.0%,则热加工性降低,另外,使对于高强度化有效的N的含量的上限高达0.5%时,在熔融后的凝固时容易在合金的表面邻域发生气孔,因此优选使具有提高N的溶解度这一效果的Mn含有,Mn含量的上限为5.0%。因此,Mn含量为0.3~5.0%。优选的范围是0.3~3.0%。更优选的范围是0.4~1.0% 
Ni:25~40% 
Ni是用于使奥氏体相稳定,维持耐腐蚀性的重要元素。但是,其含量低于25%时,在合金的外表面Ni硫化物皮膜未充分生成,因此得不到使Ni含有的效果。另一方面,使之含有超过40%,其效果饱和,招致合金的价格上升,有损经济性。因此Ni含量为25~40%。优选的范围是29~37%。 
Cr:20~30% 
Cr在与Ni共存下,使耐应力腐蚀裂纹性所代表的耐硫化氢腐蚀性提高,是通过固溶强化而实现高强度化上是有效的成分。但是,其含量低于20%时,得不到该效果。另一方面,若其含量超过30%,则其效果饱和,从热加工的观点出发不为优选。因此Cr的含量为20~30%。优选的范围产23~27%。 
Mo:0~4%(也含不添加) 
Mo在与Ni和Cr共存下,具有改善耐应力腐蚀裂纹性的作用,并且在通过固溶强化而有助于强度提高上也是有效的成分,因此能够根据需要使之含有。如果想要得到该效果,则优选使之含有0.01%以上。另一方面,其含量在4%以上时,该效果饱和,过度的含有使热加工性降低。因此,Mo含量优选为0.01~4%。为了得到更优异的耐应力腐蚀裂纹性,优选使下限为1.5%。 
Cu:0~3%(也含不添加) 
Cu具有显著提高硫化氢环境下的耐硫化氢腐蚀性的作用,能够根据需要使之含有。如果想要得到该效果,则优选使之含有0.1%以上。但是,若含量超过3%,则其效果饱和,热加工性反而降低。因此,含有Cu时,其含量优选为0.1~3%。更优选为0.5~2%。 
N:0.05~0.50% 
本发明的高合金,从耐腐蚀性的观点出发,需要降低C含量。因此,积极地使N含有,不使耐腐蚀性劣化,通过固溶强化实现高强度化。另外,通过积极地使N含有,在固溶热处理后能够得到更高强度的高合金管。由此,不用过度地提高进行冷加工时的加工度(断面收缩率),以低加工度也能够确保期望的强度,因此能够抑制由高加工度造成的延展性降低。为了得到该效果,需要0.05%以上的含量。另一方面,若超过0.50%,则不仅热加工性降低,而且在熔融后的凝固时在合金的表面邻域容易发生气孔。因此,N含量为0.05~0.50%以下。优选的范围是0.06~0.30%,更优选的范围是0.06~0.22%。还有,如果想要得到更高强度,则优选使N含量的下限为0.16%。 
此外,作为杂质被含有的P、S、O由于下述的理由,优选抑制在P:0.03%以下、S:0.03%以下、O:0.010%以下。 
P:0.03%以下 
P作为杂质被含有,若其含量超过0.03%,则硫化氢环境下的应力腐蚀裂纹敏感性增大。因此,优选使其上限为0.03%以下。更优选的上限为0.025%。 
S:0.03%以下 
S与上述的P一样,作为杂质被含有,但若其含量超过0.03%,则热加工性显著降低。因此,优选使其上限为0.03%。更优选的上限为0.005%。 
O:0.010%以下 
在本发明中,因为大量含有N使其含量达0.05~0.50%以下,所以热加工性容易劣化。或O的含量超过0.010%,则使热加工性劣化。因此O含量优选为0.010%以下。 
本发明的高合金钢,除了上述的合金元素以外,也可以还含有Ca、Mg和稀土类元素(REM)之中的1种或2种以上。使这些元素含有的理由和这时的含量如下。 
Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下和稀土类元素:0.2%以下中的1种或2种以上 
这些成分能够根据需要使之含有。如果使之含有,则将阻碍热加工性的S作为硫化物固定,均具有使热加工性提高的效果。但是,若Ca和Mg均超过0.01%,而且若REM超过0.2%,则粗大的氧化物生成,反而招至热加工性的降低,因此其上限Ca和Mg为0.01%,而且REM为0.2%。还有,为了确实地体现该热加工性的提高效果,优选使Ca和Mg含有0.0005%以上,而且优选使REM含有0.001%以上。还有,所谓REM是镧系的15种元素加上Y和Sc的17种元素的总称,能够含有这些元素之中的1种或2种以上。还有,REM的含量意思是这些元素的合计含量。 
本发明的高合金管,含有上述的必须元素或还含有上述的任意元素,余是由Fe和杂质构成。在此所谓杂质,意思是在工业化制造高合金管时,以矿石和废料等这样的原料为首,由于制造工序的各种要素而混入的成分,在不对本发明造成不良影响的范围内是允许的。 
然后,本发明的高合金管,能够通过通常商业性的生产所使用的制造设备和制造方法进行制造。例如,合金的熔炼能够利用电炉、底吹Ar-O2混合气体脱碳炉(AOD炉)和真空脱碳炉(VOD炉)等。熔炼的熔汤可以铸造成铸锭,也可以通过连续铸造法铸造成棒状的板坯等。使用这些板坯,通过玻璃润滑剂高速挤压法(Ugine Sejournet)等的挤压制管法,或曼内斯曼制管法等热加工,能够制造高合金的冷轧用管坯。然后,热加工后的管坯能够通过冷轧而成为具有期望的强度的成品管。 
另外在本发明中,可以规定最终冷轧时的加工度,根据需要对于经热加工而得到的冷轧用管坯进行固溶热处理后,进行管表面的氧化皮除去的除鳞,经一次冷轧制作具有期望的强度的高合金管,或者也可以在最终的冷轧前进行1次或多次的途中的冷加工而进行固溶热处理,在除鳞后再进行最终的冷轧。还有在本发明中,最终的冷加工为冷轧即可,途中进行的冷加工可以是冷轧,也可以是冷拉拔加工。途中进行冷加工,容易调整最终的冷轧中的加工度,同时与在热加工状态下进行最终的冷轧的情况相比,能够通过最终的冷轧得到具有更高精度的管尺寸的管。 
【实施例1】 
首先,以如下方式进行熔炼:用电炉熔化具有表1所示的化学组成的合金,进行成分调整而大致成为目标的化学组成后,使用AOD炉进行脱碳和脱硫处理。得到的熔汤铸造成重1500kg,直径500mm的铸锭。然后切割成长度1000mm,得到挤压制管用板坯。接着,使用该板坯,以基于玻璃润滑剂高速挤压法进行的热挤压制管法,成形为冷轧用管坯。 
【表1】 
Figure BPA00001389399300111
对于得到的冷加工用管坯,实施以1100℃保持2分钟以上后进行水冷的条件的固溶热处理,之后,再如表2所示,对于以断面收缩率计的加工度Rd(%)进行各种变更,通过使用周期式轧管机的冷轧进行最终的冷加工,得到高合金。还有,在进行冷轧前,对于管进行喷丸清理,除去表面的氧化皮。最终冷加工的前后的管尺寸(外径mm×壁厚mm)显示在表2中。在此,对于一部分的冷加工用管坯进行冷拉拔后,实施以1100℃保持2分钟以上后进行水冷的固溶热处理,之后进行通过冷轧进行的最终的冷加工。 
【表2】 
Figure BPA00001389399300112
其后,从得到的高合金管上提取管轴向的弧状拉伸试验片,进行拉伸试验。其结果的实测值,拉伸试验中的屈服强度(0.2%屈服点)YS(MPa)和抗拉强度TS(MPa)与式(2)的右边的数值一起显示在表2中。 
如表2所示,适当地选择合金组成和冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd,能够制造作为目标强度,最低屈服强度为758.3~965.2MPa(110~140ksi级)的高强度的高合金管。此外,通过使加工度Rd特别为60~80%,或将N含量特别提高到0.16~0.50%,能够制造作为目标强度,最低屈服强度为861.8~965.2MPa(125~140ksi级)的更高强度的高合金管。另外,通过使加工度Rd为60~80%,并且将N含量提高到0.16~0.50%,能够制造作为目标强度,最低屈服强度为965.2MPa(140ksi级)进一步高强度的高合金管。 
【产业上的可利用性】 
由以上内容可知,根据本发明,不用过度地添加合金成分,通过选择冷轧时的加工条件,便能够制造出不仅具有在深井和严酷的腐蚀环境中使用的油井管所要求的耐腐蚀性,而且还兼具作为目标的强度的高合金管。 

Claims (4)

1.一种具有758.3~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,其特征在于,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后经冷轧而制造高合金管的方法,该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.05~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内并且满足下式(1)的条件进行冷轧,
Rd%≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1)
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度%和目标屈服强度MPa,并且,Cr、Mo和N意思是各个元素的质量百分比含量。
2.一种具有861.8~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,其特征在于,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后经冷轧而制造高合金管的方法,该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.05~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd在60~80%的范围内并且满足下式(1)的条件进行冷轧,
Rd%≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1)
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度%和目标屈服强度MPa,并且,Cr、Mo和N意思是各个元素的质量百分比含量。
3.一种具有861.8~965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,其特征在于,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后经冷轧而制造高合金管的方法,该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.16~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd超过30%但在80%以下的范围内并且满足下式(1)的条件进行冷轧,
Rd%≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1)
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度%和目标屈服强度MPa,然后,Cr、Mo和N意思是各个元素的质量百分比含量。
4.一种具有965.2MPa的最低屈服强度的高合金管的制造方法,其特征在于,是通过热加工或进一步进行固溶热处理,制造具有如下化学组成的高合金管坯,之后经冷轧而制造高合金管的方法,该高合金管坯的化学组成以质量%计含有C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.3~5.0%、Ni:25~40%、Cr:20~30%、Mo:0~4%、Cu:0~3%、N:0.16~0.50%,余量是Fe和杂质,其中,以最终的冷轧工序中的以断面收缩率计的加工度Rd在60~80%的范围内并且满足下式(1)的条件进行冷轧,
Rd%≥(MYS-520)/3.1-(Cr+6×Mo+300×N)…(1)
其中,式中的Rd和MYS意思分别是以断面收缩率计的加工度%和目标屈服强度MPa,并且,Cr、Mo和N意思是各个元素的质量百分比含量。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130206274A1 (en) * 2010-08-18 2013-08-15 Huntington Alloys Corporation Process for producing large diameter, high strength, corrosion-resistant welded pipe and pipe made thereby
RU2464325C1 (ru) * 2011-03-22 2012-10-20 ОАО "Первоуральский новотрубный завод" Способ производства холоднодеформированных труб
PL2617858T3 (pl) * 2012-01-18 2015-12-31 Sandvik Intellectual Property Stop austenityczny
EP3070184B1 (en) 2013-11-12 2018-06-13 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Ni-Cr ALLOY MATERIAL AND OIL WELL SEAMLESS PIPE USING SAME
KR102583353B1 (ko) * 2015-12-30 2023-09-26 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 오스테나이트계 스테인리스 강 튜브의 제조 방법
ES2890331T3 (es) * 2015-12-30 2022-01-18 Sandvik Intellectual Property Un proceso de producción de un tubo de acero inoxidable dúplex
CN113088832A (zh) * 2021-03-26 2021-07-09 中国石油天然气集团有限公司 一种铁镍基耐蚀合金连续管及其制造方法
CN114345970B (zh) * 2021-12-06 2023-09-22 江苏理工学院 一种高强耐蚀铝合金钻杆及其制备方法
CN114472524A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 江苏银环精密钢管有限公司 一种铁镍基合金油井管的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1688726A (zh) * 2002-10-01 2005-10-26 住友金属工业株式会社 具有优异抗氢致开裂性的高强度无缝钢管及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS586927A (ja) 1981-07-03 1983-01-14 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管の製造法
US4421571A (en) 1981-07-03 1983-12-20 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Process for making high strength deep well casing and tubing having improved resistance to stress-corrosion cracking
JPS5811735A (ja) 1981-07-13 1983-01-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管の製造法
JPS589922A (ja) 1981-07-10 1983-01-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐応力腐食割れ性に優れた高強度油井管の製造法
US4489040A (en) * 1982-04-02 1984-12-18 Cabot Corporation Corrosion resistant nickel-iron alloy
JPS6383248A (ja) 1986-09-25 1988-04-13 Nkk Corp 耐応力腐食割れ性に優れた油井管用高Ni合金およびその製造法
JPS63203722A (ja) 1987-02-18 1988-08-23 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐サワ−ガス油井用管状部材の製造法
JPS63274743A (ja) 1987-04-30 1988-11-11 Nippon Steel Corp 硫化水素の存在する環境で高い割れ抵抗を有するオ−ステナイト合金
JP3650951B2 (ja) * 1998-04-24 2005-05-25 住友金属工業株式会社 耐応力腐食割れ性に優れた油井用継目無鋼管
JP5003151B2 (ja) * 2006-12-28 2012-08-15 住友金属工業株式会社 高Cr−高Ni基合金鋼からなる継目無鋼管の製造方法
JP5176561B2 (ja) * 2007-07-02 2013-04-03 新日鐵住金株式会社 高合金管の製造方法
JP5217277B2 (ja) * 2007-07-20 2013-06-19 新日鐵住金株式会社 高合金管の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1688726A (zh) * 2002-10-01 2005-10-26 住友金属工业株式会社 具有优异抗氢致开裂性的高强度无缝钢管及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭58-181842A 1983.10.24
JP特开平11-302801A 1999.11.02

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