CN110144447B - 一种高强度抗腐蚀油套管钢材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度抗腐蚀油套管钢材及其制备工艺，高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下组分：锰元素，镍元素，钼元素，铬元素，碳元素，硅元素，磷元素，硫元素，硼元素，铌元素，钛元素，锆元素，铈元素，其余为铁元素和不可避免的杂质；本发明高强度抗腐蚀油套管钢材添加了铌、钛、锆、铈等金属元素与碳、氮、硼等非金属元素，在钢材表面形成碳化物、氮化物与硼化物，紧密附着在钢材表面上，起到优异的防腐作用；同时，钛/铌防腐体系对镍、铬、锰和钼钢的防腐起到协同作用，而且钛、铌、锆或硼的微量元素即可起到较优异的防腐作用。

Description

一种高强度抗腐蚀油套管钢材及其制备工艺
技术领域
本发明涉及钢材技术领域，具体为一种高强度抗腐蚀油套管钢材及其制备工艺。
背景技术
随着世界石油天然气工业的发展，石油开采向着超深、超高温、超高压方向发展；向着开发海洋油气田、页岩气的方向发展；向着高含水、二氧化碳驱项目发展。诸如高温、高压CO2油气田；高含H2S油气区；CO2+H2S+Cl-共存的油气井等恶劣环境油气田的开发，油井开采的条件越来越趋苛刻，油井中如CO2等腐蚀性气体的含量逐渐上升，含水量也在逐渐增加。所有这些都会使得石油钻采设备承受高Cl-、CO2和H2S等总矿化度的腐蚀，已成为一个不容忽视的重大问题。
油气田井开采中使用的油管、油井套管等设备，长期经受各类酸、碱、盐、氯离子、硫化物等强腐蚀性介质的侵蚀，以及砂粒、尘土等物料的磨粒磨损，使之损耗巨大，造成开采成本过高，资源、能源消耗量大，不利于低碳绿色经济的发展。尽快解决油气井使用的油管、油井套管等严重腐蚀与问题，提高其使用寿命，已经成为石油开采领域亟待解决的瓶颈问题之一。
中国专利CN107587053A公开了一种高强度油井套管及其制备方法，所述油井管化学成分质量百分比为：铌1.2-1.7％，碳0.6-1.4％，钒0.07-0.11％，锰0.14-0.28％，镍1.6-3.0％，铜1.1-2.0％，硅0.5-0.8％，其余为铁。采用合理的化学组成以及科学的制备工艺，使得钢材获得超高强度，但是制备的油井套管的耐腐蚀性较差。
中国专利CN105925911A公开了一种用于石油套管的钢材，按照质量百分比由以下成份组成：C0.8％～1.0％，Cr0.05％～0.1％，Mo0.1％～0.2％，Mn0.3％～0.4％，Al0.3％～0.5％，B0.05％～0.1％，Cu0.1％～0.2％，N0.01％～0.03％,S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量为Fe。在保证低成本的情况下，保证高强度、高硬度，同时能有效保证高耐酸碱性腐蚀的效果，然而，强度和耐腐蚀性还可以进一步提高。
中国专利CN105950976A公开了一种综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，包括：步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理；步骤二、将Mo、Mn、Al、Cu、N加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1～2h后，再加入B、Cr、C，混合均匀，在800～1100℃条件下保温1～2h，然后以20～25℃/min的升温速度增加到1200～1250℃，保温至少2h，再在800～850℃条件下恒温浇铸；步骤三、浇铸完成后降温，然后快速冷却；步骤四，冷却后保温，最后经过淬火、回火后制成成品。但是，钢材中不含有铌、钛元素，耐腐蚀性一般。
中国专利CN104561815B公开了一种高均质大规格超高强度钢棒，其化学成分质量百分比为：C0.25-0.40，Mn0.50-1.50，Si1.20-2.50，Cr0.80-1.20，Ni4.50-6.50，Mo0.40-1.00，V≤0.35，Nb≤0.20，S≤0.005％，P≤0.01％，O≤20PPm，N≤25PPm，余为Fe。同时还提供了该钢棒的生产方法，其锻造工艺包括钢锭加热、一次镦粗拔长、二次镦粗拔长、三次镦粗拔长和拔长。但是，铌元素含量较低，对耐腐蚀性的提高不明显。
发明内容
本发明针对以上不足，提供一种可在开采高温、高腐蚀石油深井中使用的高强度抗腐蚀的油套管钢材及其制备工艺的问题。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高强度抗腐蚀油套管钢材，高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.10％～2.50％，镍元素2.50％～6.50％，钼元素2.50％～4.50％，铬元素10.00％～13.50％，碳元素0.02％～0.08％，硅元素0.10％～0.50％，磷元素≤0.08％，硫元素≤0.005％，硼元素0.0003％～0.005％，铌元素0.10％～0.50％，钛元素0.10％～0.18％，锆元素0.50％～0.75％，铈元素0.002％～0.007％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
上述在高强度耐腐蚀油套管钢材中，添加10.00％～13.50％的铬元素，在氧化性介质作用下，钢材表面能生成厚度约为10nm的致密氧化膜，紧密附着在钢材表面上，大大提高了钢材的耐蚀性，而且，铬元素能够提高钢材的电极电位，减少微电池数目，有效提高钢材的耐蚀性，高铬含量的钢材不但耐腐蚀性好，而且硬度较高，耐热性与耐磨性均较好。向高强度抗腐蚀油套管钢材中加入0.10％～0.50％的铌元素，铌元素与铁元素之间具有较大的原子错配度，使铌较难溶于固溶体中，铌元素的电正性有利于铌与钢中的碳元素和氮元素形成碳化铌或氮化铌，从而在合金中形成初晶相或二次晶相，另外，碳元素和氮元素也能结合形成一次或二次铌的碳、氮化合物。向高强度抗腐蚀油套管钢材中加入0.08％～0.18％的钛元素，钛元素和氧元素有很大的亲和力，使得钢材表面能够生成一层致密的、附着力强的氧化膜，保护了钢材表面不容易被腐蚀，由于钛是具有优异钝化性的金属，且在315℃以下均能保持氧化膜具有钝化的特性，有些机械磨损也会很快自愈或重新再生。向高强度抗腐蚀油套管钢材中加入0.50％～0.75％的锆元素，锆元素与钢中的碳元素、氮元素形成碳化物、氮化物，合金元素之间或合金元素与铁元素之间形成各种金属间化合物，促进了碳化物的生成，显著提高了钢材的耐蚀性以及力学性能。向高强度抗腐蚀油套管钢材中加入0.0003％～0.005％的硼元素，微量硼元素能显著提高该钢材的淬透性，提高耐高温性、高强度和蠕变性能，提高该钢材的使用寿命；硼元素能够对含镍、铬、锰、钼钢的加工起到辅助的作用，有助于改善钢材的热加工性能；同时，微量硼元素可以细化共晶的碳化铌、碳化锆，改善它们的形态和分布，提高钢材的力学性能和耐磨性，使基体淬透性增加，硬度和韧性得以提高，高强度抗腐蚀油套管钢材中形成的钛/铌体系对镍、铬、锰、钼钢起到协同防腐的作用，同时，金属形成的硼化物起相互叠加共同作用，使该钢材具有优异的高强度、防腐性能，可用于环境复杂严峻的油气井作业中。
进一步的，高强度抗腐蚀油套管钢材还包括质量百分比≤0.25％的氮元素。
在高强度抗腐蚀油套管钢材中加入氮元素，由于氮是强烈的奥氏体形成元素，因此与镍元素一起共同作用稳定奥氏体效果更好。而且氮或碳元素能在钢中与铝、钛、铌等元素，单独或协同形成细小分布的Al-N、Ti-N、Nb-N等体系，提高钢材的硬度、强度、低温冲击韧性等综合性能，改善钢材的焊接性能，增加时效敏感性，在高强度抗腐蚀油套管钢材中还能改善其热加工性能。在海水环境中，由于在复杂的奥氏体钢中借助氮化物的弥散析出，在这些体系中，惰性化合物使氧还原的过电位升高，抑制了阴极反应的进行，同时，这些体系产生的腐蚀产物结构致密，可以对表层起到较好的保护作用，降低或减轻点蚀的影响，提高钢材的防腐蚀性能。
再进一步的，高强度抗腐蚀油套管钢材还包括质量百分比≤0.80％的铜元素。
在高强度抗腐蚀油套管钢材中加入铜元素。铜元素与磷元素形成的铜-磷化合物具有优异的耐酸碱、耐海水腐蚀的性能；铜元素与镍元素形成的铜-镍化合物具有优异的耐冲击、耐腐蚀性能；铜元素与钛元素形成的铜-钛化合物具有优异的化学稳定性，组织结构规整排列在钢中，并可与氮化硼形成界面镶嵌层结构，使氧化膜的钝性更强，具有优异的耐蚀稳定性。
再进一步的，高强度抗腐蚀油套管钢材还包括质量百分比≤0.10％的镁元素。
在高强度抗腐蚀油套管钢材中加入镁元素后，镁元素与硅元素形成Mg2Si相，强化基体组织，并降低硅元素对钢材的冲击韧性的不利影响。镁元素与铈元素发生相互作用，铈元素能够细化α-Mg相和β-Mg相，同时，铈元素在钢材的表面上生成致密的氧化膜，起到稳定、钝化作用，有利于提高该钢材的耐腐蚀性能。
再进一步的，高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.80％，镍元素5.50％，钼元素3.50％，铬元素13.00％，碳元素0.05％，硅元素0.10％，磷元素0.05％，硫元素0.005％，硼元素0.004％，铌元素0.50％，钛元素0.12％，锆元素0.60％，铈元素0.004％，氮元素0.10％，铜元素0.50％，镁元素0.08％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
本发明另一发明目的在于提供一种上述高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺，
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD或VOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比6.5～28的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1290℃～1310℃，管坯料热透，合金化成分均匀，热塑性好，相反，过高的加热温度使得管坯产生过热组织，力学性能恶化；热定心温度为1250℃～1270℃，管坯出炉后进行端头打个定位孔，提高穿孔后壁厚均匀；热穿孔温度为1250℃～1270℃，对管坯在高温奥氏体区域穿孔，按照荒管的生产规格选定孔径，热塑性好，为随后的连轧做准备；热连轧温度为940℃～960℃，在奥氏体未再结晶区轧制时，变形量增加-晶粒拉长增大-形变带密度升高-γ向M相变时马氏体形核率升高-马氏体晶核细小，在奥氏体未再结晶区大变形量温度区轧制是获得高密度共格纳米析出相最有效方法之一，通过调控晶格错配度使得析出相在产生极低共格畸变的同时又具有高的有序抗力，这极大增强了合金的强度但不牺牲其延展性能；热定径温度为870℃～890℃，压延量3％～5％，最后在两相区轧制时，随着形变量的增加，未相变奥氏体形变量增大，先析出铁素体发生较大程度塑性变形，内部位错和亚晶结构进一步增加，钢的强度继续提高；但可能损害钢的韧性，随着终轧温度降低，强度提高，但过低终轧温度则可能使形变硬化先析出的铁素体得不到回复，导致韧性下降；出径温度760℃～790℃，风冷，这样通过超低碳多元合金成分设计，可以获得多尺度超细、高密度位错马氏体强化的组织。荒管通过简单的热处理，使得多尺度超细、高密度位错马氏体有序化，促进极高密度、全共格纳米相析出强化，获得高强度抗腐蚀油套管钢材。
进一步的，高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中电弧炉初炼的熔炼温度为1580℃～1680℃。在冶炼过程中要严格控制硅酸盐类夹杂物对材料性能的影响。
本发明又一发明目的在于提供一种上述高强度抗腐蚀油套管钢材的应用，高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍。
进一步的，油套管与其接箍采用螺纹连接。
本发明的有益效果是：
(1)本发明高强度抗腐蚀油套管钢材添加了铌、钛、锆、铈等金属元素与碳、氮、硼等非金属元素，在钢材表面形成碳化物、氮化物与硼化物，紧密附着在钢材表面上，起到优异的防腐作用；同时，钛/铌防腐体系对镍、铬、锰和钼钢的防腐起到协同作用，而且钛、铌、锆或硼的微量元素即可起到较优异的防腐作用；
(2)本发明高强度抗腐蚀油套管钢材还添加了铜元素，形成的铜-磷体系、铜-镍体系、铜-钛体系具有优异的防腐性，同时，氮化硼可插入到铜-磷体系内形成镶嵌层结构，使氧化膜的钝性更强，进一步提高该钢材的防腐性能；
(3)本发明高强度耐腐蚀油套管钢材中还添加了镁元素，镁元素与硅元素形成Mg2Si相，强化基体组织，并降低硅元素对钢的冲击韧性的不利影响；
(4)本发明高强度抗腐蚀油套管钢材制备的油套管能够避免在油田开发到高含水期时，防止因高含水、高矿化度产出液对其的腐蚀，可延长油井的生产周期，减少作业井次和作业费用，减少采油的生产成本；制备的高强度油套管能够抵抗井下复杂因素造成的机械磨损和化学腐蚀的协同作用，减小了油管内壁与抽油杆接箍的磨损，延长了油套管及其接箍的使用寿命。
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施方式，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本发明的保护范围之内。
实施例1
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.10％，镍元素2.50％，钼元素2.50％，铬元素10.00％，碳元素0.02％，硅元素0.10％，磷元素0.08％，硫元素0.005％，硼元素0.0003％，铌元素0.10％，钛元素0.10％，锆元素0.50％，铈元素0.002％，氮元素0.25％，铜元素0.80％，镁元素0.10％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1580℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比6.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1290℃；热定心温度为1250℃；热穿孔温度为1250℃；热连轧温度为940℃；热定径温度为870℃，压延量3％；出径温度760℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例2
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素2.50％，镍元素6.50％，钼元素4.50％，铬元素13.50％，碳元素0.08％，硅元素0.50％，硼元素0.005％，铌元素0.50％，钛元素0.18％，锆元素0.75％，铈元素0.007％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用VOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1680℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比28的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1310℃；热定心温度为1270℃；热穿孔温度为1270℃；热连轧温度为960℃；热定径温度为890℃，压延量5％；出径温度790℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例3
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.50％，镍元素2.50％，钼元素2.50％，铬元素12.00％，碳元素0.03％，硅元素0.20％，硼元素0.0003％，铌元素0.10％，钛元素0.10％，锆元素0.50％，铈元素0.003％，氮元素0.02％，铜元素0.20％，镁元素0.03％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1590℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比7.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1295℃；热定心温度为1255℃；热穿孔温度为1255℃；热连轧温度为945℃；热定径温度为880℃，压延量5％；出径温度764℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例4
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.70％，镍元素3.00％，钼元素3.00％，铬元素12.50％，碳元素0.05％，硅元素0.30％，硼元素0.003％，铌元素0.20％，钛元素0.11％，锆元素0.60％，铈元素0.004％，氮元素0.02％，镁元素0.03％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用VOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1670℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比22的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1306℃；热定心温度为1266℃；热穿孔温度为1263℃；热连轧温度为952℃；热定径温度为888℃，压延量3％；出径温度785℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例5
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.90％，镍元素3.50％，钼元素3.50％，铬元素13.00％，碳元素0.06％，硅元素0.40％，硼元素0.004％，铌元素0.30％，钛元素0.12％，锆元素0.65％，铈元素0.004％，氮元素0.04％，铜元素0.30％，镁元素0.05％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1600℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比8.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1293℃；热定心温度为1252℃；热穿孔温度为1256℃；热连轧温度为946℃；热定径温度为873℃，压延量3％；出径温度764℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例6
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素2.00％，镍元素4.00％，钼元素4.00％，铬元素13.50％，碳元素0.07％，硅元素0.20％，硼元素0.004％，铌元素0.40％，钛元素0.12％，锆元素0.70％，铈元素0.005％，氮元素0.12％，铜元素0.40％，镁元素0.06％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用VOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1660℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比20的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1302℃；热定心温度为1268℃；热穿孔温度为1266℃；热连轧温度为958℃；热定径温度为882℃，压延量3％；出径温度780℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例7
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素2.10％，镍元素4.50％，钼元素4.50％，铬元素12.50％，碳元素0.08％，硅元素0.30％，硼元素0.005％，铌元素0.50％，钛元素0.13％，锆元素0.75％，铈元素0.005％，氮元素0.20％，铜元素0.40％，镁元素0.06％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1620℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比9.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1300℃；热定心温度为1260℃；热穿孔温度为1260℃；热连轧温度为950℃；热定径温度为880℃，压延量4％；出径温度770℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实施例8
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.80％，镍元素5.50％，钼元素3.50％，铬元素13.00％，碳元素0.05％，硅元素0.10％，磷元素0.05％，硫元素0.005％，硼元素0.004％，铌元素0.50％，钛元素0.12％，锆元素0.60％，铈元素0.004％，氮元素0.10％，铜元素0.50％，镁元素0.08％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用VOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1630℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比18的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1300℃；热定心温度为1265℃；热穿孔温度为1260℃；热连轧温度为952℃；热定径温度为878℃，压延量5％；出径温度775℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
对比例1
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.50％，镍元素2.50％，钼元素2.50％，铬元素12.00％，碳元素0.03％，硅元素0.20％，硼元素0.0003％，钛元素0.15％，锆元素0.50％，铈元素0.003％，氮元素0.02％，铜元素0.20％，镁元素0.03％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1590℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比7.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1295℃；热定心温度为1255℃；热穿孔温度为1255℃；热连轧温度为945℃；热定径温度为880℃，压延量5％；出径温度764℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
对比例2
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.50％，镍元素2.50％，钼元素2.50％，铬元素12.00％，碳元素0.03％，硅元素0.20％，硼元素0.0003％，铌元素0.40％，锆元素0.50％，铈元素0.003％，氮元素0.02％，铜元素0.20％，镁元素0.03％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1590℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比7.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1295℃；热定心温度为1255℃；热穿孔温度为1255℃；热连轧温度为945℃；热定径温度为880℃，压延量5％；出径温度764℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
对比例3
一种高强度抗腐蚀油套管钢材
高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.50％，镍元素2.50％，钼元素2.50％，铬元素12.00％，碳元素0.03％，硅元素0.20％，硼元素0.0003％，锆元素0.50％，铈元素0.003％，氮元素0.02％，铜元素0.20％，镁元素0.03％，其余为铁元素和不可避免的杂质。
高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中
首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；其中，电弧炉初炼的熔炼温度为1590℃。
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比7.5的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1295℃；热定心温度为1255℃；热穿孔温度为1255℃；热连轧温度为945℃；热定径温度为880℃，压延量5％；出径温度764℃，风冷。
上述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍；其中，油套管与其接箍采用螺纹连接。
实验例
测试：分别对本发明实施例1～8和对比例1～3制备的高强度抗腐蚀油套管钢材采用NACETM0284和NACETM0177标准及高压釜进行抗腐蚀试验；采用《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》和《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行抗拉强度、屈服强度和断面收缩率及冲击韧性进行检测，检测分析结果见表1和表2：
表1本发明制备的高强度抗腐蚀油套管钢材力学性能的测试结果
Figure BDA0002111708040000151
Figure BDA0002111708040000161
由上述表1结果可知，本发明实施例1～8制备的高强度抗腐蚀油套管钢材的屈服强度可达到990MPa以上，具有超低碳量，能实现超高强度、高塑性、高韧性的优异力学性能。缺少铌/钛体系的对比例1～3的高强度抗腐蚀油套管钢材的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击功较差。
表2本发明制备的高强度抗腐蚀油套管钢材抗腐性的检测结果
Figure BDA0002111708040000162
由上述表2结果可知，本发明实施例1～8中的高强度抗腐蚀油套管钢材经抗腐蚀试验处理后，表面的颗粒均匀，表面平滑规整，抗腐蚀效果极佳；缺少铌/钛体系的对比例1～3的高强度抗腐蚀油套管钢材的抗腐蚀性较差。本发明具有超低碳量通过多元合金元素的优化组合，控制油套管轧态的微观精细组织构架，能够达到优异的抗腐蚀性能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高强度抗腐蚀油套管钢材，其特征在于，所述高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.10％～2.50％，镍元素2.50％～6.50％，钼元素2.50％～4.50％，铬元素10.00％～13.50％，碳元素0.02％～0.08％，硅元素0.10％～0.50％，磷元素≤0.08％，硫元素≤0.005％，硼元素0.0003％～0.005％，铌元素0.10％～0.50％，钛元素0.10％～0.18％，锆元素0.50％～0.75％，铈元素0.002％～0.007％，其余为铁元素和不可避免的杂质；所述高强度抗腐蚀油套管钢材还包括质量百分比≤0.25％的氮元素、质量百分比≤0.80％的铜元素、质量百分比≤0.10％的镁元素；所述的高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺，中首先采用电弧炉初炼钢水，然后用AOD或VOD对初炼钢水进行吹氧脱碳、脱硫，进一步微合金化调整成分，去氧脱气精炼后，利用固氮技术浇锭得到粗坯；
最后将得到的粗坯轧机开胚，制成轧制比6.5～28的定尺管坯料，通过加热、热定心、热穿孔、热连轧、热定径轧制成荒管，整理切定尺成材，并探伤、试压、通经后热处理得到所述高强度抗腐蚀油套管钢材；
其中，加热温度为1290℃～1310℃；热定心温度为1250℃～1270℃；热穿孔温度为1250℃～1270℃；热连轧温度为940℃～960℃；热定径温度为870℃～890℃，压延量3％～5％；出径温度760℃～790℃，风冷。
2.根据权利要求1所述的高强度抗腐蚀油套管钢材，其特征在于，所述高强度抗腐蚀油套管钢材包括如下质量百分比的组分：锰元素1.80％，镍元素5.50％，钼元素3.50％，铬元素13.00％，碳元素0.05％，硅元素0.10％，磷元素0.05％，硫元素0.005％，硼元素0.004％，铌元素0.50％，钛元素0.12％，锆元素0.60％，铈元素0.004％，氮元素0.10％，铜元素0.50％，镁元素0.08％，其余为铁元素和不可避免的杂质
3.根据权利要求1所述的高强度抗腐蚀油套管钢材，其特征在于，所述高强度抗腐蚀油套管钢材的制备工艺中电弧炉初炼的熔炼温度为1580℃～1680℃。
4.一种根据权利要求1～3中任一项所述的高强度抗腐蚀油套管钢材的应用，其特征是，所述高强度抗腐蚀油套管钢材可制成油套管及其接箍。
5.根据权利要求4所述的高强度抗腐蚀油套管钢材的应用，其特征在于，所述油套管与其接箍采用螺纹连接。
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