EA024690B1 - Скважинная стальная труба с превосходной сопротивляемостью к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде - Google Patents

Скважинная стальная труба с превосходной сопротивляемостью к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде Download PDF

Info

Publication number
EA024690B1
EA024690B1 EA201490487A EA201490487A EA024690B1 EA 024690 B1 EA024690 B1 EA 024690B1 EA 201490487 A EA201490487 A EA 201490487A EA 201490487 A EA201490487 A EA 201490487A EA 024690 B1 EA024690 B1 EA 024690B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
content
steel
resistance
steel pipe
downhole
Prior art date
Application number
EA201490487A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201490487A1 (ru
Inventor
Ацуси Сома
Томохико ОМУРА
Юдзи АРАИ
Мицухиро Нумата
Тору Такаяма
Масанао СЕО
Original Assignee
Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн filed Critical Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн
Publication of EA201490487A1 publication Critical patent/EA201490487A1/ru
Publication of EA024690B1 publication Critical patent/EA024690B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Предложена стальная скважинная труба, имеющая превосходную к растрескиванию под напряжением в сульфидсодержащей среде (SSC). Стальная скважинная труба по настоящему изобретению содержит, в мас.%: C: 0,15-0,35%, Si: 0,10-0,75%, Mn: 0,1-1,0%, Cr: 0,1-1,7%, Mo: 0,1-1,2%, Ti: 0,01-0,05%, Nb: 0,010-0,030%, Al: 0,01-0,10%, Р: самое большее 0,03%, S: самое большее 0,01%, N: самое большее 0,007%, и O: самое большее 0,01%, остальное - Fe и примеси. Содержание Ti и содержание Nb в остатке, полученном бром-метанольной экстракцией, удовлетворяют формуле 100×[Nb]/([Ti]+[Nb])≤27,5, где содержание Ti (мас.%) и содержание Nb (мас.%) в остатке подставляются для [Ti] и [Nb].

Description

Настоящее изобретение относится к стальной трубе и, конкретно, к скважинной стальной трубе. Уровень техники
Скважинные стальные трубы используются в качестве обсадных и насосно-компрессорных труб для нефтяной скважины или газовой скважины. Нефтяную скважину и газовую скважину в дальнейшем называют просто как нефтяная скважина. С повышением глубины нефтяных скважин требуется, чтобы скважинные трубы имели более высокую прочность. Обычно главным образом использовались скважинные трубы типа 80 кы (имеющие предел текучести 80-95 к§1, т.е. 551-654 МПа) или типа 95 к§1 (имеющие предел текучести 95-110 к§1, т.е. 654-758 МПа). Однако в последнее время все больше и больше используются скважинные трубы типа 110 к§1 (имеющие предел текучести 110-125 к§1, т.е. 758-861 МПа).
Многие из разработанных в последнее время глубоких нефтяных скважин содержат вызывающий коррозию сульфид водорода. В такой окружающей среде, если прочность трубы повышена, то повышается чувствительность стали к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде (далее называемое 88С (8и1йбе 81ге88 сгаскшд). В случае повышения прочности скважинной трубы, использующейся в окружающей среде, содержащей сульфид водорода, следовательно, желательна более высокая сопротивляемость к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде (88С сопротивляемость).
Например, технологии, описанные ниже, были предложены в качестве способа для улучшения §§С сопротивляемости стали. Предложенные технологии включают в себя увеличение доли мартенсита в микроструктуре стали до 80% или выше;
осуществление отпуска стали при высокой температуре для сферидизации карбидов в стали;
обеспечение более высокой чистоты стали;
измельчение микроструктуры стали;
снижение коэффициента диффузии водорода и плотности дислокаций в стали.
К тому же, 88С сопротивляемость стали может быть улучшена путем регулирования неметаллических включений. 1Р 2001131698 А (патентный документ 1), 1Р 2004332059 А (патентный документ 2) и 1Р 200173086 А (патентный документ 3) предлагают технологии для улучшения §§С сопротивляемости путем регулирования неметаллических включений.
Патентный документ 1 раскрывает подробности, описанные ниже. В случае, когда нитрид Τι образуется крупнозернистым даже в низколегированной стали, нитрид Τι, образованный крупнозернистым, действует в качестве начальной точки питтинговой коррозии. Генерирование питтинговой коррозии вызывает §§С. Поэтому нитрид Τι делают более мелкозернистым. В этом случае 88С сопротивляемость стали улучшается.
Патентный документ 2 раскрывает подробности, описанные ниже. В низколегированной стали, включения на основе N6, удовлетворяющие следующему выражению, содержатся на уровне десяти или более частиц на 1 мм2 площади поперечного сечения.
а№хЬ№<150.
В этом выражении ам представляет собой длину главной оси (мкм) включения на основе Ν,, а ЬмЬ представляет собой содержание Ν, (мас.%) во включении на основе Ν,. Включения на основе Ν,, имеющие амЬ меньше чем 1 мкм, в расчет не принимают. В этом случае возникновение питтинговой коррозии в низколегированной стали подавляется и §§С сопротивляемость улучшается.
Патентный документ 3 раскрывает подробности, описанные ниже. Химический состав стали удовлетворяет следующему выражению:
(1+4,3χ[ν]+3,4χ[Ν,]+2,5χ[Τί])/(7,8 [Сг]х[Мо])>1.
Для [V], |Ν,|. [Τι], [Сг] и [Мо] подставляют содержания соответствующих элементов (в вес.%). В этом случае подавляется генерация М23С6 карбида. К тому же, 88С сопротивляемость улучшается путем сферидизации карбида.
Сущность изобретения
Согласно патентному документу 1, включения удаляются во время литья за счет того, что включения вынуждают всплывать с помощью нагревателя промежуточного литейного устройства (промковша), для того чтобы подавить образование крупнозернистого нитрида Τι. Однако всплывание и удаление нитрида Τι во время литья довольно затруднено в практической работе. К тому же, утверждают, что осуществление только всплывания и удаления нитрида Τι является недостаточным для подавления возникновения питтинговой коррозии.
Согласно патентному документу 2, оценивается только сопротивляемость питтинговой коррозии стального компонента непосредственно после прокатки. Патентный документ 2 не полностью проясняет, что эффект получен касательно 88С сопротивляемости, тесно связанной с прочностью продукта.
В составе стали, раскрытом в патентном документе 3, содержание одного из элементов Сг и Мо уменьшают настолько, насколько возможно, наряду с тем, что содержание Ν, и/или содержание Τι повышают. Это может в некоторых случаях вызвать нестабильную прокаливаемость. К тому же, 88С из-за питтинговой коррозии, возникающей вследствие включений на основе Ν, и/или включений на основе Τι,
- 1 024690 достаточно не рассматривали.
Целью настоящего изобретения является обеспечение скважинной стальной трубы с превосходной 88С сопротивляемостью.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению содержит в процентах по массе С: 0,15-0,35%, δί: 0,1-0,75%, Мп: 0,1-1,0%, Сг: 0,1-1,7%, Мо: 0,1-1,2%, Τι: 0,01-0,05%, N6: 0,010-0,030% и А1: 0,01-0,1%, остальное - Ре и примеси. Содержания Ρ, δ, N и О в примесях составляют Р: самое большее 0,03%, δ: самое большее 0,01%, Ν: самое большее 0,007% и О: самое большее 0,01%. Содержание Τι и содержание N6 в остатке, извлеченном с использованием бром-метанольного раствора, удовлетворяют выражению (1)
100χ[Ν6]/([Τί]+[Ν6])<27,5 (1)
Для [Τι] и [N6] подставлены содержание Τι (мас.%) и содержание N6 (мас.%) в остатке.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению имеет превосходную δδС сопротивляемость.
Вышеописанная скважинная стальная труба может содержать V: самое большее 0,50% вместо некоторой части Ре.
Вышеописанная скважинная стальная труба может содержать В: самое большее 0,0050% вместо некоторой части Ре.
Вышеописанная скважинная стальная труба может содержать Са: самое большее 0,0050% вместо некоторой части Ре.
Краткое описание чертежа
Чертеж представляет собой график, показывающий взаимосвязь между содержанием Τι и содержанием N6 в остатке, извлеченном путем использования бром-метанольного раствора, и числом крупных частиц карбонитридов и нитридов в стали (крупнозернистые включения, т.е. те, которые имеют длину включения 20 мкм или более).
Описание вариантов осуществления
Авторы настоящего изобретения исследовали и изучали δδС сопротивляемость скважинных стальных труб, чтобы получить сведения, описанные ниже.
(A) Карбонитриды и нитриды во включениях, образующихся в скважинной трубе из низколегированной стали с вышеописанным химическим составом, вызывают уменьшение δδС сопротивляемости по сравнению с карбидами. Когда карбиды укрупняются, так что кристаллическая структура карбидов становится типа М23С6, карбиды вызывают уменьшение δδС сопротивляемости в стали. Однако в скважинной стальной трубе с вышеописанным химическим составом содержания легирующих элементов являются малыми. Поэтому карбиды легко не укрупняются и легко не становятся типа М23С6. Следовательно, карбиды легко не оказывают отрицательного воздействие на δδС сопротивляемость.
(B) Τι и N6 образуют карбонитриды или нитриды.
Мелкозернистые карбонитриды и нитриды, содержащие Τι и N6, заставляют кристаллические зерна быть более мелкими. Предпочтительно поэтому, чтобы содержались определенные количества Τι и N6. С другой стороны, если число крупных частиц карбонитридов и нитридов увеличивается, то δδС сопротивляемость стали снижается. Поэтому, хотя карбонитриды и нитриды в стали необходимы для получения кристаллических зерен более мелкими, предпочтительно подавлять число крупных частиц карбонитридов и нитридов, для того чтобы улучшить δδС сопротивляемость.
(C) В скважинной трубе из низколегированной стали, имеющей вышеописанный химический состав, если содержание Τι и содержание N6 в остатке, извлеченном путем использования бромметанольного раствора, удовлетворяют выражению (1), то δδС сопротивляемость скважинной стальной трубы улучшается.
100x[NЬ]/([Τ^]+[NЬ])<27,5. (1)
Для [Τι] и [N6] подставлены содержание Τι (мас.%) и содержание N6 (мас.%) в остатке.
Чертеж представляет собой график, показывающий взаимосвязь между величиной Р1 в остатке, полученном путем использования бром-метанольной экстракции, и числом частиц карбонитридов и нитридов с длиной включения 20 мкм или более. Р1 определяется следующим выражением:
Р1=100x[NЬ]/([Τ^]+[NЬ]).
Чертеж был результатом способа, описанного ниже. Как показано в примерах, описанных далее, было произведено множество стальных труб, имеющих множество химических составов. Чтобы определить величину Р1, от каждой стальной трубы отбирали образец (1 г) для бром-метанольной экстракции. К тому же, чтобы определить число частиц карбонитридов и нитридов в стали, в произвольном месте в каждой стальной трубе отбирали образец для микроскопического исследования.
Образец для бром-метанольной экстракции растворяли путем использования метанольного раствора, содержащего 10 об.% брома (в дальнейшем называемого бром-метанольным раствором), чтобы получить остаток. Точнее говоря, образец для бром-метанольной экстракции погружали в бромметанольный раствор и растворяли. Бром-метанольный раствор, в котором растворяли образец, фильтровали с использованием фильтра. Осадок прилипал к фильтру. Фильтр, к которому прилипал осадок, об- 2 024690 рабатывали на растворение с использованием Η2δΟ4, чтобы получить остаток. Остаток по существу содержал карбонитриды, нитриды и оксиды.
Осадок разлагали способом кислотного разложения под давлением. В способе кислотного разложения под давлением остаток и кислота содержались в политетрафторэтиленовом (ПТФЭ) контейнере. В качестве кислоты для разложения использовали кислотную смесь, содержащую НС1, ΗΝΟ3 и Н2О (Η01:ΗΝΟ3:Η2Ο=1:1:8). Контейнер герметизировали и нагревали при 220°С в течение 8 ч для разложения остатка в контейнере. Разложенный остаток оставляли охладиться. Полученный в результате кислотный раствор фиксировали в определенном объеме и содержание Τι, а содержание N6 анализировали эмиссионным спектрохимическим методом анализа с радиочастотной индуктивно связанной плазмой (ИСП). Вышеописанную величину Р1 определяли, основываясь на полученных содержаниях Τι и N6. Большинство карбонитридов и нитридов, образующихся в вышеописанном химическом составе, находятся или во включении на основе Τι, или во включении на основе N6. Поэтому величина Р1, как полагают, является мерой, указывающей пропорцию содержания N6 в карбонитридах и нитридах.
Кроме того, путем использования образца для микроскопического исследования определяли число частиц карбонитридов и нитридов в стали описанным ниже методом. Сначала поверхность образца полировали. Выбирали произвольный участок (100 мм2). Выбранный участок наблюдали в оптический микроскоп с увеличением 200-1000х.
Размер каждого из карбонитридов и нитридов определяли описанным ниже способом. Длину главной оси каждого из карбонитридов и нитридов определяли как длину включения, которую следует использовать как меру размера карбонитридов и нитридов. Когда расстояние между включениями (карбонитридами и нитридами) рядом друг с другом составляет 40 мкм или менее, то включения считались как одна сплошная (слитная) частица включений.
Затем на участке определяли число частиц карбонитридов и нитридов, имеющих длину включения 20 мкм или более (в дальнейшем называемых как крупнозернистые включения или крупные частицы включений). Число Ь^00 крупных частиц включений на 100 мм2 определяли на основании следующего выражения:
Ь^о0 = измеренное число крупных частиц включений/(площадь участка (мм2))х 100 (мм2).
С использованием полученной измеренной величины подготовили чертеж, показывающий взаимосвязь между числом Ь^00 крупных частиц включений и Р1.
Обращаясь к чертежу, число Ь^0С1 крупных частиц включений было значительно меньше, когда величина Р1 была 27,5 или менее чем когда величина Р1 была больше чем 27,5. Следовательно, превосходная 88С сопротивляемость может получаться, когда величина Р1 составляет 27,5 или менее.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению была создана на основе вышеописанных наблюдений. Скважинная стальная труба в настоящем изобретении будет подробно описана ниже. В последующем описании % в выражении содержаний элементов, представляющих собой химический состав, обозначается мас.%.
Химический состав.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению имеет химический состав, описанный ниже.
С: 0,15-0,35%.
Углерод (С) повышает прокаливаемость и повышает прочность стали. С другой стороны, если содержание С является избыточно высоким, то повышается подверженность стали трещинообразованию при закалке. К тому же, снижается вязкость стали. Таким образом, содержание С составляет 0,15-0,35%. Что касается нижнего предела содержания С, то содержание С составляет предпочтительно выше чем 0,15%, более предпочтительно равное 0,20% или выше, еще более предпочтительно равное 0,22% или выше. Что касается верхнего предела содержания С, то содержание С составляет предпочтительно ниже чем 0,35%, более предпочтительно равное 0,33% или ниже, еще более предпочтительно равное 0,32% или ниже.
δί: 0,1-0,75%.
Кремний (δί) раскисляет сталь. С другой стороны, если содержание δί является избыточно высоким, то вязкость и обрабатываемость стали в горячем состоянии снижаются. Таким образом, содержание δί составляет 0,1-0,75%. Что касается нижнего предела содержания δί, то содержание δί является предпочтительно более высоким чем 0,1%, более предпочтительно равным 0,15% или выше, еще более предпочтительно равным 0,20% или выше. Что касается верхнего предела содержания δί, то содержание δί является предпочтительно более низким чем 0,75%, более предпочтительно равным 0,50% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,35% или ниже.
Мп: 0,1-1,0%.
Марганец (Мп) повышает прокаливаемость стали и повышает прочность стали. С другой стороны, если содержание Мп является избыточно высоким, то легко имеет место питтинговая коррозия в стали. К тому же, Мп выделяется на границах зерен, чтобы снизить вязкость и δδС сопротивляемость стали. Таким образом, содержание Мп составляет 0,1-1,0%. Что касается нижнего предела содержания Мп, то со- 3 024690 держание Мп является предпочтительно более высоким чем 0,1%, более предпочтительно равным 0,15% или выше, еще более предпочтительно равным 0,20% или выше. Что касается верхнего предела содержания Мп, то содержание Мп является более низким чем 1,0%, более предпочтительно равным 0,7% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,6% или ниже.
Сг: 0,1-1,7%.
Хром (Сг) повышает прокаливаемость и ослабление сопротивления стали отпуску. Поэтому Сг способствует выполнению высокотемпературного отпуска стали. Сг еще улучшает 88С сопротивляемость стали. С другой стороны, если содержание Сг является избыточно высоким, то образуются карбиды на основе М7С3 и карбиды на основе М23С6, а 88С сопротивляемость стали снижается. Таким образом, содержание Сг составляет 0,1-1,7%. Что касается нижнего предела содержания Сг, то содержание Сг является предпочтительно более высоким чем 0,1%, более предпочтительно равным 0,3% или выше, еще более предпочтительно равным 0,4% или выше. Что касается верхнего предела содержания Сг, то содержание Сг является предпочтительно более низким чем 1,7%, более предпочтительно равным 1,5% или ниже, еще более предпочтительно равным 1,2% или ниже.
Мо: 0,1-1,2%.
Молибден (Мо) повышает прокаливаемость и ослабление сопротивления стали отпуску. Следовательно, Мо способствует выполнению высокотемпературного отпуска стали. Мо еще улучшает 88С сопротивляемость стали. С другой стороны, если содержание Мо является избыточно высоким, то вышеописанные эффекты достигают предела. Таким образом, содержание Мо составляет 0,1-1,2%. Что касается нижнего предела содержания Мо, то содержание Мо является предпочтительно более высоким чем 0,1%, более предпочтительно равным 0,2% или выше, еще более предпочтительно равным 0,4% или выше. Что касается верхнего предела содержания Мо, то содержание Мо является предпочтительно более низким чем 1,2%, более предпочтительно равным 1,0% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,9% или ниже.
Τι: 0,01-0,05%.
Титан (Τι) соединяется с азотом в стали с образованием нитрида Τι и/или карбонитрида Τι. Нитрид Τι и/или карбонитрид Τι вынуждает кристаллические зерна стали быть более мелкими. К тому же, если содержится бор (В), то Τι подавляет образование нитрида В. Следовательно, улучшение прокаливаемости достигается благодаря В. С другой стороны, если содержание Τι является избыточно высоким, то нитрид Τι и/или карбонитрид Τι образуется крупнозернистым, давая в результате снижение 88С сопротивляемости стали. Таким образом, содержание Τι составляет 0,01-0,05%. Что касается нижнего предела содержания Τι, то содержание Τι является предпочтительно более высоким чем 0,01%, более предпочтительно равным 0,011% или выше, еще более предпочтительно равным 0,012% или выше. Что касается верхнего предела содержания Τι, то содержание Τι является предпочтительно более низким чем 0,05%, более предпочтительно равным 0,03% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,025% или ниже.
N6: 0,010-0,030%.
Ниобий соединяется с С и N с образованием карбонитрида N6 и нитрида N6. N6 и Τι или А1 могут еще образовывать смешанный карбонитрид. Эти включения, если они являются мелкими, вынуждают кристаллические зерна быть более мелкими. С другой стороны, если содержание N6 является избыточно высоким, крупные включения на основе N6 получаются в избытке, чтобы снизить 88С сопротивляемость стали. Таким образом, содержание N6 составляет 0,010-0,030%. Что касается нижнего предела содержания N6, то содержание N6 является предпочтительно более высоким чем 0,010%, более предпочтительно равным 0,011% или выше, еще более предпочтительно равным 0,012% или выше. Что касается верхнего предела содержания N6, то содержание N6 является предпочтительно более низким чем 0,03%, более предпочтительно равным 0,020% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,015% или ниже.
А1: 0,01-0,1%.
Алюминий (А1) раскисляет сталь. С другой стороны, если содержание А1 является избыточно высоким, то оксиды на основе А1 образуются крупными, чтобы уменьшить вязкость стали. Таким образом, содержание А1 составляет 0,01-0,1%. Что касается нижнего предела содержания А1, то содержание А1 является предпочтительно более высоким чем 0,01%, более предпочтительно равным 0,015% или выше, еще более предпочтительно равным 0,020% или выше. Что касается верхнего предела содержания А1, то содержание А1 является предпочтительно более низким чем 0,1%, более предпочтительно равным 0,07% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,05% или ниже. Содержание А1, упоминаемое в настоящем описании, обозначает содержание растворимого в кислотах А1 (раств. А1).
Остальное в скважинной стальной трубе согласно настоящему изобретению составляет Ре и примеси. Примеси в настоящем описании обозначает элементы, попавшие из руды или лома, используемых в качестве сырьевого материала для стали, или окружающей производственный процесс среды, или подобного. В настоящем изобретении содержания Ρ, 8, N и О в качестве примесей подавляют, как описано ниже.
Ρ: 0,03% или менее.
Фосфор (Ρ) является примесью. Ρ сегрегирует на границы зерен, что делает границы зерен хрупкими. Следовательно, Ρ снижает вязкость и 88С сопротивляемость стали. По этой причине предпочтитель- 4 024690 но устанавливать содержание Р как можно более низким. Содержание Р является равным 0,03% или ниже. Содержание Р является предпочтительно более низким чем 0,03%, более предпочтительно равным 0,02% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,015% или ниже.
8: 0,01% или менее.
Сера (8) является примесью. 8 соединяется с Мп с образованием сульфида на основе Мп, который легко растворяется. Следовательно, 8 вызывает снижение вязкости и 88С сопротивляемости стали. По этой причине, предпочтительно устанавливать содержание 8 как можно более низким. Содержание 8 является равным 0,01% или ниже. Содержание 8 является предпочтительно более низким чем 0,01%, более предпочтительно равным 0,05% или ниже, или менее, еще более предпочтительно равным 0,002% или ниже.
Ν: 0,007% или менее.
Азот (Ν) является примесью. N укрупняет включения на основе N6 и/или включения на основе Τι. Укрупненные включения на основе N6 и включения на основе Τι вызывают уменьшение стойкости к питтинговой коррозии стали и, следовательно, уменьшение 88С сопротивляемости. Следовательно, предпочтительно устанавливать содержание N как можно более низкое. Содержание N является предпочтительно более низким чем 0,007%, более предпочтительно равным 0,005% или ниже. N может содержаться по меньшей мере 0,001%.
О: 0,01% или менее.
Кислород (О) является примесью. О образует оксиды в крупнозернистой форме, чтобы уменьшить стойкость стали к питтинговой коррозии. Следовательно, предпочтительно устанавливать содержание О как можно более низким. Содержание О является равным 0,01% или ниже. Содержание О является предпочтительно меньшим чем 0,01%, более предпочтительно равным 0,003 или ниже, и еще более предпочтительно равным 0,0015% или ниже.
Относительно необязательных элементов.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать V вместо некоторой доли Ре.
V: 0,50% или менее.
Ванадий (V) является необязательным элементом. V образует мелкозернистые карбиды в процессе отпуска, чтобы уменьшить ослабляющее сопротивление отпуску. Отпуск при высоких температурах делает возможным, таким образом, улучшение вязкости и 88С сопротивляемости стали. Если содержится даже малое количество V, то может быть получен вышеописанный эффект. С другой стороны, если содержание V является избыточно высоким, то вышеописанный эффект достигает предела. Таким образом, содержание V составляет 0,50 или менее. Что касается предпочтительного нижнего предела содержания V, то содержание V предпочтительно является равным 0,01% или выше, более предпочтительно равным 0,03% или выше, еще более предпочтительно равным 0,05% или выше. Что касается верхнего предела содержания V, содержание V является предпочтительно более низким чем 0,50%, более предпочтительно равным 0,2% или ниже, еще более предпочтительно равным 0,15% или ниже.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать В вместо некоторой части Ре.
В: 0,0050% или менее.
Бор (В) является необязательным элементом. В повышает прокаливаемость стали. Если содержится даже малое количество В, то может быть получен вышеописанный эффект. С другой стороны, если содержание В является избыточно высоким, то вышеописанный эффект достигает предельного значения. Таким образом, содержание В составляет 0,0050% или менее. Что касается предпочтительного нижнего предела содержания В, то содержание В предпочтительно является равным 0,0001% или выше, более предпочтительно равным 0,0005% или выше. Что касается нижнего предела содержания В, содержание В является предпочтительно более низким чем 0,0050%, более предпочтительно равным 0,0025% или ниже.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать Са вместо некоторой части Ре.
Са: 0,0050% или менее.
Кальций (Са) является необязательным элементом. Са подавляет получение крупных включений на основе А1 и образует мелкозернистые кислые сульфиды на основе А1-Са. В случае производства стального продукта (сляба или трубной заготовки или подобного) путем непрерывного литья, Са, таким образом, препятствует забиванию патрубка устройства непрерывного литья крупными включениями на основе А1. Если содержится даже малое количество Са, то может быть получен вышеописанный эффект. С другой стороны, если содержание Са является избыточно высоким, то сопротивление стали питтинговой коррозии снижается. Таким образом, содержание Са составляет 0,0050% или менее. Что касается предпочтительного нижнего предела содержания Са, содержание Са является предпочтительно равным 0,0003% или выше, более предпочтительно равным 0,0005% или выше. Что касается верхнего предела содержания Са, то содержание Са является предпочтительно более низким чем 0,0050%, более предпочтительно равным 0,0030% или ниже.
- 5 024690
Химический состав скважинной стальной трубы согласно настоящему изобретению может удовлетворять следующему выражению (А):
(1+4,3χ[ν]+3,4χ[Ν6]+2,5χ[Τί])/(7,8χ[Οτ]χ[Μο])<1. (А)
Содержания (мас.%) элементов, соответствующих символам элемента в скобках [ ], подставляют для символов элемента в скобки [ ]. Если V не содержится, то подставляют [0] для V.
В стали, раскрытой в 1Р 200173086 А (Патентный документ 3), левая часть вышеприведенного выражения А больше чем 1, в качестве условия. Напротив, относительно скважинной стальной трубы согласно настоящему изобретению, левая сторона вышеприведенного выражения может быть 1 или менее. Когда содержание Τι и содержание N6 ниже, то легче регулировать число крупных частиц карбонитридов и нитридов, а 88С сопротивляемость улучшается. Что касается скважинной стальной трубы согласно настоящему изобретению, следовательно, предпочтительно, чтобы левая сторона выражения (А) была 1 или менее. Более предпочтительно то, что левая сторона выражения (А) составляет 0,85 или менее. Еще более предпочтительно то, что левая сторона выражения (А) составляет 0,65 или менее.
Относительно выражения (1).
Кроме того, что касается скважинной стальной трубы согласно настоящему изобретению, содержание Τι и содержание N6 в остатке, полученном посредством бром-метанольной экстракции, удовлетворяет выражению (1)
100χ[Ν6]/([Τί]+[Ν6])<27,5. (1)
Для [Τι] и [Ν6] подставлены содержание Τι (мас.%) и содержание N6 (мас.%) в остатке.
Как описано выше, в химическом составе согласно настоящему изобретению карбиды легко не оказывают воздействие на 88С сопротивляемость. В скважинной стальной трубе согласно настоящему изобретению крупные карбонитриды и нитриды вызывают уменьшение 88С сопротивляемости. Карбонитриды и нитриды в мелкозернистой форме в стали делают кристаллические зерна более мелкими. Даже если число мелких частиц карбонитридов и нитридов является малым, то кристаллические зерна делаются более мелкими до некоторой степени. С другой стороны, если число крупных частиц карбонитридов и нитридов увеличивается, то 88С сопротивляемость стали снижается, как описано выше. Следовательно, может быть получена превосходная 88С сопротивляемость, если число крупных частиц карбонитридов и нитридов снижается.
Бром-метанольная экстракция осуществляется, как описано ниже. Образец отбирают в произвольном месте скважинной стальной трубы. Форма образца не ограничена специально. Вес образца составляет 1 г. Для растворения образец погружают в метанольный раствор, содержащий 10 объемных процентов (об.%) брома (в дальнейшем называемым бром-метанольным раствором). Бром-метанольный раствор, в котором растворен образец, фильтруют с использованием фильтра (например, фильтр ШОсрогс, имеющий размер пор 0,2 мкм). В это время осадок прилипает к фильтру. Фильтр обрабатывают на растворение с использованием Н28О4 для извлечения остатка. Карбиды в стали растворяются в бром-метанольном растворе. Поэтому остаток по существу содержит карбонитриды, нитриды и оксиды.
Остаток разлагают, например, методом кислотного разложения под давлением. В методе кислотного разложения под давлением остаток и кислота для разложения содержатся в контейнере (например, ПТФЭ контейнере). Кислотой для разложения является, например, кислотная смесь, содержащая НС1, ΗΝΟ3 и Н2О (НС1:НNО3:Н2О=1:1:8). Контейнер герметизируют и нагревают при 220°С в течение 8 ч. С помощью вышеописанного способа остаток разлагают в контейнере.
Можно также использовать метод сплавления со щелочью для разложения остатка вместо упомянутого выше метода кислотного разложения под давлением. В методе сплавления со щелочью остаток и флюс помещают в платиновый тигель. Флюсом является, например, ЬЮО2. Платиновый тигель нагревают в электропечи при 1000°С для разложения остатка в платиновом тигле. Остаток может быть легко растворен в кислотном растворе.
Остаток, разложенный методом кислотного разложения под давлением, охлаждается путем естественного охлаждения. Полученный кислотный раствор затем фиксируют в определенном объеме, а содержание Τι и содержание Ν6 анализировали эмиссионным спектрохимическим методом анализа с радиочастотной индуктивно связанной плазмой (ИСП). Величину Р1 определяли, основываясь на содержании Τι и содержании Ν6, полученных вышеописанным способом.
Ρ1=100χ[Ν6]/([Τί]+[Ν6]).
Как описано выше, в химическом составе в настоящем изобретении большинство карбонитридов и нитридов являются включениями на основе Τι и включениями на основе Ν6. Таким образом, Р1 является мерой, указывающей концентрацию Ν6 в карбонитридах и нитридах.
Как показано на чертеже, когда величина Р1 составляет 27,5 или менее, число крупных частиц включений в стали (число частиц карбонитридов и нитридов, имеющих длину включения 20 мкм или более) может быть уменьшено. В результате улучшается 88С сопротивляемость стали.
В скважинной стальной трубе в настоящем изобретении число крупных частиц включений составляет предпочтительно 35 частиц/100 мм2 или менее.
Другие характеристики скважинной стальной трубы в настоящем изобретении.
- 6 024690
Предел текучести.
Предпочтительно скважинная стальная труба в настоящем изобретении имеет предел текучести 654 МПа или более. Пределом текучести, на который здесь ссылаются, называется 0,2% условный предел текучести. Более предпочтительно предел текучести скважинной стальной трубы составляет 758 МПа или более.
Предпочтительное отношение предела текучести к пределу прочности.
Скважинная стальная труба согласно настоящему изобретению имеет высокую прочность. Поэтому, если предел прочности является избыточно высоким относительно предела текучести, то 88С сопротивляемость снижается. Таким образом, предпочтительное отношение предела текучести к пределу прочности составляет 0,87% или более. Отношение предела текучести к пределу прочности УК (утеШ га!ю) (%) представляет собой отношение предела текучести Υδ (уТеМ 81геи§1й) к пределу прочности на растяжение Τδ (1еи5Йе 81геид1й) (ΥΚ=Υδ/Τδχ100).
Бывшее аустенитное зерно.
Предпочтительный размер бывшего аустенитного зерна согласно настоящему изобретению составляет 7,5 или более. Размер бывшего аустенитного зерна, на который ссылаются в настоящем описании, измеряют в соответствии с ΑδΤΜ Е112. Когда размер бывшего аустенитного зерна меньше 7,5, вязкость и δδС сопротивляемость стали снижаются.
Процесс производства.
Ниже будет описан пример процесса производства скважинной стальной трубы согласно настоящему изобретению. Процесс производства не ограничивается одним, описанным ниже.
Процесс производства трубной заготовки.
Первое, первичное рафинирование чугуна проводят с помощью конвертера или электропечи. Кроме этого, вторичное рафинирование осуществляют на расплавленной стали, которую подвергали первичному рафинированию, а легирующие элементы добавляют к расплавленной стали. Расплавленную сталь, имеющую вышеописанный химический состав, производят с помощью этого процесса.
Расплавленную сталь разливают в промежуточное разливочное устройство, а сляб или трубную заготовку, или подобное, производят путем непрерывного литья. Альтернативно, слиток получают из расплавленной стали путем разливки в слитки. Сляб или подобное, или слиток подвергают прокатке на блюминге для получения трубной заготовки.
Предпочтительно в случае получения сляба или трубной заготовки, или подобного, путем непрерывного литья температура расплавленной стали в промежуточном разливочном устройстве поддерживается при 1520°С или выше. В этом случае включения, т.е. примеси, в расплавленной стали коагулируют и всплывают в промежуточном разливочном устройстве. Таким образом, делается возможным удаление включений.
Предпочтительно, что скорость охлаждения литого или застывшего сляба, трубной заготовки или подобного или слитка составляет 50°С/мин или выше. В этом случае подавляется укрупнение включений.
Процесс горячей обработки.
Трубную заготовку подвергают горячей обработке, чтобы образовалась пустотелая гильза. Первое, трубную заготовку нагревают в нагревательной печи. Горячую обработку осуществляют на трубной заготовке, извлеченной из нагревательной печи, для получения пустотелой гильзы (бесшовной стальной трубы). Например, процесс Маннесмана осуществляют как горячую обработку для получения пустотелой гильзы. В этом случае прошивную прокатку осуществляют на трубной заготовке с помощью прошивного стана. Удлинение в горячем состоянии дополнительно осуществляют на прошитой прокатанной трубной заготовке с помощью стана для прокатки бесшовных труб на оправке, стана для прокатки труб без оправки, калибровочного трубопрокатного стана или подобного для формирования пустотелой гильзы. Пустотелая гильза может быть сформирована из трубной заготовки разным способом обработки в горячем состоянии.
Предпочтительно, что в нагревательной печи в процессе горячей обработки температура нагрева трубной заготовки и время нагрева удовлетворяют следующему выражению (2):
(Τ+273)χ(20+1ο§(ί))<30600. (2)
Температуру нагрева (°С) подставляют для Τ в выражение (2), а время нагрева (ч) подставляют для 1.
В некоторых случаях, нагревательную печь разделяют на множество зон. Нагревательная печь разделяется, например, на зону подогрева, зону нагревания и зону выдержки металла в печи. Зоны располагаются в ряд, а трубная заготовка нагревается во время движения в порядке - зона подогрева, зона нагревания и зона выдержки металла в печи. Температура нагревания и время нагревания для одной из зон может отличаться от температуры нагревания и времени нагревания для других зон. В случае, где нагревательная печь разделена на множество зон, средняя величина температур зон определяются как температура нагревания (°С) Τ нагревательной печи. Кроме того, суммирование времени нагревания для зон определяется как время нагревания I (ч) нагревательной печи.
- 7 024690
Определяется Ρ2=(Τ+273)χ(20+1ο§(ΐ)). Когда величина Р2 больше чем 30600, величина Р1 является избыточно большой, превышая 27,5. Следовательно, 88С сопротивляемость стали понижается. Если Р2 удовлетворяет выражению (2), то может быть получена превосходная §§С сопротивляемость. Нижний предел величины Р2 предпочтительно равняется 28500 или больше, более предпочтительно равняется 29200 или больше. Если величина Р2 избыточно мала, то температура трубной заготовки, подходящей для прошивки, легко не достигается. Температура выдержки трубной заготовки в печи (температура в зоне выдержки в печи) предпочтительно равняется 1200°С или выше.
Процесс термообработки.
Пустотелая гильза после горячей обработки охлаждается до нормальной температуры. После охлаждения пустотелой гильзы до нормальной температуры, закалку и отпуск осуществляют с целью получения скважинной стальной трубы. При закалке температура закалки равна или выше чем точка АС3. При отпуске температура отпуска равняется точке АС1 или ниже. Путем закалки и отпуска размер бывших зерен аустенита материала трубы корректируют до 7,5 или большей величины.
Пустотелая гильза, имеющая температуру поверхности равную АС3 или выше, после горячей обработки может непосредственно подвергаться закалке без охлаждения до нормальной температуры. Кроме того, пустотелая гильза после горячей обработки может альтернативно быть загружена в нагревательную печь сразу после горячей обработки, и подвергнута воздействию дополнительного нагревания (выдержке при определенной температуре) до температуры равной точке АС3 или выше. В этом случае закалку осуществляют на пустотелой гильзе после дополнительного нагревания. Закалка и отпуск могут осуществляться определенное число раз. Точнее говоря, на пустотелой гильзе, на которой осуществили закалку и отпуск, могут быть осуществлены дополнительно закалка и отпуск.
Скважинная стальная труба, полученная с помощью вышеописанного процесса производства, удовлетворяет выражению (1). Следовательно, скважинная стальная труба имеет превосходную 88С сопротивляемость.
Примеры.
Скважинные стальные трубы, имеющие различные химические составы, получали в разных условиях производства. Оценивали §§С сопротивляемость полученных скважинных стальных труб.
Процесс производства скважинных стальных труб.
Были получены расплавленные стали, такие как стали АП, имеющие химические составы, показанные в табл. 1.
Таблица 1
Обозначение
Химические компоненты (в % по массе, остальное - Ге и примеси)
стали с 31 Мп Сг Мо Τί N6 А1 Р 3 N 0 V В Са
А 0, 27 0,28 0,44 0,50 0, 69 0,015 0,012 0, 039 0,006 0,0007 0,0028 0,0012 0,09 0,0012 0, ООН
Б 0, 27 0,20 0,46 1,04 0, 69 0,013 0,014 0, 025 0,012 0,0005 0,0041 0,0010 0,09 0,0011 0,0014
С 0, 26 0,28 0,46 1,03 0, 68 0,013 0,013 0, 026 0,011 0,0005 0,0044 0,0011 0,09 0,0011 0,0014
Б 0, 28 0,30 0,48 0,51 0, 67 0,013 0,011 0, 035 0,010 0,0009 0,0033 0,0014 0,10 0,0012 0,0012
Е 0, 27 0,28 0,49 0,51 0, 69 0,019 0,012 0, 041 0,010 0,0006 0,0030 0,0009 0,10 0,0013 0, ООН
Г 0, 27 0,31 0,49 1,05 0, 71 0,015 0,028 0, 041 0,011 0,0006 0,0038 0,0012 0,09 0,0013 0,0012
С 0, 28 0,31 0,48 1,04 0, 69 0,014 0,027 0, 041 0,010 0,0007 0,0038 0,0017 0,09 0,0012 0, ООН
н 0, 27 0,28 0,46 1,02 0, 68 0,013 0,012 0, 042 0,006 0,0005 0,0036 0,0012 0,09 0,0010
I 0, 28 0,30 0,45 1,03 0, 69 0,027 0,001 0, 045 0,010 0,0009 0,0048 0,0015 0,10 0,0011 0,0020
σ 0, 27 0,28 0,45 0, 99 0, 71 0,025 0,038 0, 024 0,012 0,001 0,0045 0,0020 0,09 0,0011 0, ООН
Трубные заготовки, имеющие диаметр 310 мм, производили путем непрерывного литья, используя расплавленные стали, такие как стали АП (230 т). Трубные заготовки нагревали в нагревательной печи в условиях нагревания заготовок, показанных в табл. 2. Прошивную прокатку после нагревания осуществляли на трубных заготовках в процессе Маннесмана, таким образом, получая пустотелые гильзы. Закалку осуществляли на пустотелых гильзах при температурах закалки, показанных в табл. 2, а отпуск осуществляли на пустотелых гильзах при температурах отпуска, показанных в табл. 2, таким образом, получая скважинные стальные трубы. Условия закалки и отпуска корректировали так, чтобы пределы текучести скважинных стальных труб соответствовали типу 110 кк1 (758-862 МПа). Наружные диаметры и толщины стенок полученных скважинных стальных труб были, как показаны в табл. 2.
- 8 024690
Таблица 2
Обозначение стали Условия нагревания заготовки Г2 Окончательный размер Способ термической обработки
Зона подогрева Зона нагревания Зона выдержки в печи Температура нагревания (°С) Суммарное время нагревания (ч) Наружный диаметр (мм) Толщина стенки (мм) Способ термической обработки £ о >> X & ПЗ 3 а £ * ч 2 М ω ГО Η п) >> ~ & ГО « а 2 ч Е ГО 2 & N го Н [Г)
45 & о X О ф 0, с 5 ф н ί1 о: 2 ф со пз & ф с 2 Ф Ен ί1 ГС 2 Ф С4 СО ИЗ & Ει & с ф Έ2, □: 2 Ф Н Время (ч))
А 1006 1, 95 1211 1,20 1223 2, 85 1148 6, 00 29532,7 244, 5 13, 84 Οίί-ΐίηβ ОТ 92 0 695
В 1009 2,02 1214 1, 17 1230 3, 53 1151 6, 77 29662,5 244, 5 13, 84 О££-11пе ОТ 92 0 705
С 1014 2,10 1221 1, 47 1230 3, 22 1155 б, 78 29747,3 244, 5 13, 84 Ιπ-1ίηβ ОТ+ОГГ-Ипе ОТ*1 92 0 705
ϋ 1240 1,77 1298 0, 62 1241 0, 43 1260 2,82 31342,6 250, 0 16, 79 ОГГ-Ипе ОТ 92 0 695
Е 1243 1,32 1293 0, 57 1241 0, 45 1261 2,33 31367,0 250, 0 16, 79 О££-11пе ОТ 92 0 695
Г 1215 1,23 1284 1, 00 1233 0, 90 1244 3,13 31092,4 357, 6 20, 32 ОГГ-Ипе ОТ 92 0 705
С 1215 1,20 1281 1, 02 1233 0, 87 1243 3,08 31061,4 357, 6 20, 32 О££-11пе ОТ 92 0 705
н 1154 1,70 1217 0, 83 1223 0, 61 1200 3,14 30194,0 244, 5 13, 84 Ιη-ΐϊηβ 0Т*1+О££-Ипе от 92 0 700
I 1010 1,33 1216 1,24 1231 2, 91 1152 6, 03 29612,0 244,5 13, 34 О££-11пе ОТ 92 0 705
Д 1014 2,31 1222 1, 08 1230 3, 02 1155 6, 41 29712,2 244,5 13, 34 О££-Ипе ОТ 92 0 705
*т-1те ЦТ: закалка при 950°С после выдержки в печи, отпуск при 560°С.
Колонка Условия нагрева заготовки в табл. 2 содержит записи температур нагревания (°С) и время нагревания (ч) для участков (зона подогрева, зона нагревания, а также зона выдержки в печи) нагревательной печи в процессе горячей обработки. Колонка Температура нагревания содержит записи средних значений (°С) температур нагревания для зон. Колонка суммарное время нагревания содержит записи величин суммирований периодов времени нагревания для зон. Колонка Р2 содержит записи величин Р2.
Колонка Способ термообработки в табл. 2 содержит записи способов термообработки, осуществленных на сталях Л-1. Ой-Ьше ОТ обозначает следующий способ термообработки. Пустотелую гильзу после обработки в горячем состоянии охлаждали до нормальной температуры (25°С). Закалку осуществляли путем нагревания охлажденной пустотелой гильзы до температуры равной точке АС3 или выше. Отпуск осуществляли при температуре равной точке АС1 или ниже на пустотелой гильзе после закалки.
'Ти-Ьше ОТ обозначает следующий способ термообработки. Пустотелую гильзу после обработки в горячем состоянии подвергали воздействию выдержки в печи (сопутствующий нагрев) при температуре равной точке АС3 или выше в нагревательной печи без ее охлаждения до нормальной температуры. Закалку и отпуск осуществляли на пустотелой гильзе после выдерживания в печи. Температура закалки составляла 950°С и температура отпуска составляла 560°С.
Время выдержки для выдерживания при температуре закалки в каждой закалке в Ой-Ьше ОТ и 'Ти-Ьше ОТ составляло 30-90 мин, а время выдержки для выдерживания при температуре отпуска в каждом отпуске составляло 20-100 мин.
Ой-Ьте ОТ осуществляли на сталях А, В, Ό-Ο, I и 1. На сталях С и Н осуществляли 'Ти-Ьше ОТ, а после этого осуществляли Ой-Ьше ОТ. Скважинные стальные трубы из сталей АП производили вышеописанным способом.
Метод испытаний.
Определение величины бывшего аустенитного зерна.
Образец отбирали от каждой стальной трубы. Образец имел перпендикулярную поверхность к продольному направлению стальной трубы (в дальнейшем называемую как наблюдаемая поверхность). Наблюдаемую поверхность образца полировали механически. После полирования граница бывшего аустенитного зерна наблюдаемой поверхности была вынуждена появиться с помощью реактива пикраль для травления. После этого определяли номер размера бывшего аустенитного зерна наблюдаемой поверхности в соответствии с Л8ТМ Е112.
Испытание на растяжение.
Дуговидный образец для испытаний на растяжение отбирали от каждой стальной трубы. Поверхность поперечного сечения была дуговидной, и продольное направление каждого образца для испытаний на растяжение было параллельным продольному направлению стальной трубы. Испытание на растяжение осуществляли в соответствии с техническими условиями в АР1 (Ашейсап ре1го1еит пъШШе Американский нефтяной институт) стандарте 5СТ при использовании дуговидных образцов для испытаний на растяжение. Предел текучести Υδ (МПа) и предел прочности на растяжение Т8 (МПа) и отношение предела текучести к пределу прочности ΥΚ (%) стальной трубы определяли на основании результатов испытаний.
- 9 024690
Испытание для оценки величины Р1.
Содержание Τι и содержание N6 в остатке, полученном путем бром-метанольной экстракции, определяли вышеописанным методом. Точнее говоря, образец в 1 г отбирали от каждой стальной трубы. Остаток (включения) получали с использованием отобранных образцов и с использованием вышеописанного бром-метанольного раствора. Остаток разлагали вышеописанным методом кислотного разложения под давлением. Содержание Τι и содержание N6 в остатке определяли эмиссионным спектрохимическим методом анализа с ИСП. Величину Р1 определяли с использованием содержания Τι и содержания N6.
Испытание для оценки 88С сопротивляемости.
Образец-круглый стержень отбирали от каждой стальной трубы. Продольное направление образцакруглого стержня - было параллельным продольному направлению стальной трубы. Внешний диаметр параллельной части образца-круглого стержня составлял 6,35 мм, и длина параллельной части составляла 25,4 мм. 88С сопротивляемость каждого образца-круглого стержня оценивали с помощью испытания при постоянной нагрузке в соответствии с ΝΆΟΕ (Ναΐίοηαΐ ΛδδοοίαΙίοη о£ Соггокюи Еидшееге - Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов) ТМ0177 МеЙюб А (Метод А). Ванной испытательной среды для анализа был водный раствор 5%-ного хлорида натрия + 0,5%-ной уксусной кислоты нормальной температуры, который насыщали сульфидом водорода при 1 атм. Каждый образец-круглый стержень погружали в ванну тяжелой среды для анализа на 720 ч в то время как нагружали нагрузкой с напряжением 645 МПа. Напряжение под нагрузкой составляло 85% номинального предела текучести в марке 110 к§1. После промежутка времени в 720 ч от начального погружения делали проверку, относительно того, наблюдалось ли какое-либо разрушение в образце-круглом стержне, или нет. Когда разрушение не наблюдалось в образце-круглом стержне, то определяли, что 88С сопротивляемость стали была высокой. Когда разрушение наблюдалось в образце-круглом стержне, то определяли, что 88С сопротивляемость стали была низкой.
Результаты испытаний.
Табл. 3 показывает результаты испытаний.
Таблица 3
Обозначение стали Механические характеристики Р1 № Размера бывшего аустенитного зерна ззс сопротивляемость
Υ3 (МПа) Т8 (МПа) ΥΚ (%)
А 800,5 877,7 91, 2 22,7 8,4 ΝΡ
В 788,8 903,2 87, 3 20, 9 8, 0 ΝΡ
С 827,5 922,7 89, 7 27,1 8, 8 ΝΓ
в 7 98,8 890,5 89, 7 28,5 7,5 Г
Е 796, 0 883,9 90, 1 30,8 7,6 г
Р 828,1 925,3 89, 5 56, 9 8, 6 г
С 830, 8 926, 0 89, 7 52,8 8, 3 Р
Н 823,2 910,8 90, 4 26, 4 8,9 ΝΡ
I 780,5 875,0 89,2 2,5 7,3 Р
Г 786, 0 892,2 88, 1 20,3 3,1 Р
Колонка Υ8 в табл. 3 содержит записи пределов текучести (МПа). Колонка Τ8 содержит записи пределов прочности на растяжение (МПа). Колонка ΥΚ содержит записи отношений предела текучести к пределу прочности (%). Колонка Р1 содержит записи величин Р1. Колонка № Размера бывшего аустенитного зерна содержит записи номеров размеров бывшего аустенитного зерна. Колонка 88С сопротивляемость содержит записи результатов испытаний по оценке 88С сопротивляемости. ΝΡ обозначает факт, что не наблюдали разрушения в образце-круглом стержне и получали превосходную 88С сопротивляемость. Р обозначает факт, что наблюдали разрушение в образце-круглом стержне и 88С сопротивляемость была низкой.
Обращаясь к табл. 3, химические составы сталей А-С и Н подпадали под объем настоящего изобретения, а соответствующие величины удовлетворяли уравнению 1. В результате, стали А-С не имели разрушений, наблюдаемых в испытании для оценки 88С сопротивляемости, и показывали превосходную 88С сопротивляемость.
- 10 024690
Стали А-С и Н имели пределы текучести Υδ равные 758 МПа или выше, отношения продела текучести к пределу прочности ΥΚ равные 87,0% или выше, а № размеров бывшего аустенитного зерна равные 7,5 или больше.
Химические составы сталей Ό-0 подпадали под объем настоящего изобретения. Однако величины Р2 не удовлетворяли уравнению (2). Поэтому стали Ό-0 не удовлетворяли уравнению (1). В результате, стали Ό-0 имели разрушения, наблюдаемые в испытании по оценке δδί сопротивляемости, и имели низкую δδί'.' сопротивляемость.
Сталь I имела величину Р2, удовлетворяющую уравнению (2), но содержание N0 в ней было ниже, чем нижний предел в соответствии с настоящим изобретением. В результате, в стали I кристаллические зерна не делались достаточно мелкими, а в испытании по оценке δδί сопротивляемости наблюдали разрушение.
Сталь 1 имела величину Р2, удовлетворяющую уравнению (2), но содержание N0 в ней превышало верхний предел в соответствии с настоящим изобретением. В результате, много крупных частиц включений образовалось, а в испытании по оценке δδί сопротивляемости наблюдали разрушение.
Был описан вариант осуществления настоящего изобретения. Однако вышеописанный вариант осуществления является только иллюстративным для воплощения настоящего изобретения. Поэтому настоящее изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления, а может быть воплощено созданием модификаций и изменений в вышеописанном варианте осуществления без отступления от сущности изобретения.

Claims (4)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Скважинная стальная труба, содержащая (в мас.%):
    С: 0,15-0,35;
    δί: 0,10-0,75;
    Мп: 0,1-1,0;
    Сг: 0,1-1,7;
    Мо: 0,1-1,2;
    Τι: 0,01-0,05;
    N0: 0,010-0,030;
    А1: 0,01-0,10;
    остальное составляет Ре и примеси, причем Р, δ, N и О в примесях составляют Р: самое большее 0,03%; δ: самое большее 0,01%;
    N самое большее 0,007%;
    О: самое большее 0,01%, при этом содержание Τι и содержание N0 в остатке, полученном бром-метанольной экстракцией, удовлетворяет уравнению (1)
    100x[NЬ]/([Τ^]+[NЪ])<27,5, (1) где содержание Τι (мас.%) и содержание N0 (мас.%) в остатке подставляются в качестве [Τι] и [N0].
  2. 2. Скважинная стальная труба по п.1, которая содержит V: самое большее 0,50%, вместо части Ре.
  3. 3. Скважинная стальная труба по п.1 или 2, которая содержит В: самое большее 0,0050%, вместо части Ре.
  4. 4. Скважинная стальная труба по любому из пп.1-3, которая содержит Са: самое большее 0,0050%, вместо части Ре.
EA201490487A 2011-08-22 2012-08-17 Скважинная стальная труба с превосходной сопротивляемостью к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде EA024690B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011180207 2011-08-22
PCT/JP2012/070888 WO2013027666A1 (ja) 2011-08-22 2012-08-17 耐硫化物応力割れ性に優れた油井用鋼管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201490487A1 EA201490487A1 (ru) 2014-06-30
EA024690B1 true EA024690B1 (ru) 2016-10-31

Family

ID=47746409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201490487A EA024690B1 (ru) 2011-08-22 2012-08-17 Скважинная стальная труба с превосходной сопротивляемостью к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9777352B2 (ru)
EP (1) EP2749664B1 (ru)
JP (1) JP5218707B1 (ru)
CN (1) CN103764860B (ru)
AR (1) AR088424A1 (ru)
AU (1) AU2012297775B2 (ru)
BR (1) BR112014001630A2 (ru)
CA (1) CA2843593C (ru)
EA (1) EA024690B1 (ru)
ES (1) ES2702344T3 (ru)
MX (1) MX357287B (ru)
SA (1) SA112330773B1 (ru)
UA (1) UA109498C2 (ru)
WO (1) WO2013027666A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6107437B2 (ja) * 2012-06-08 2017-04-05 Ｊｆｅスチール株式会社 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた油井用低合金高強度継目無鋼管の製造方法
CN102787274A (zh) 2012-08-21 2012-11-21 宝山钢铁股份有限公司 一种超高韧性高强度钻杆及其制造方法
CA2888154C (en) * 2012-11-05 2018-10-30 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Low alloy steel for oil country tubular goods having excellent sulfide stress cracking resistance and manufacturing method therefor
MX2016002824A (es) * 2013-09-04 2016-06-22 Jfe Steel Corp Metodo de fabricacion de una tuberia de acero inoxidable de alta resistencia y una tuberia de acero inoxidable de alta resistencia.
AR101683A1 (es) * 2014-09-04 2017-01-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Tubo de acero de pared gruesa para pozo de petróleo y método de producción del mismo
US10752979B2 (en) 2014-10-17 2020-08-25 Nippon Steel Corporation Low alloy oil-well steel pipe
JP6596954B2 (ja) * 2015-06-12 2019-10-30 日本製鉄株式会社 継目無鋼管及びその製造方法
JP6468301B2 (ja) * 2016-03-10 2019-02-13 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度油井用鋼管用素材および該素材を用いた高強度油井用鋼管の製造方法
CN107287499B (zh) * 2016-03-31 2019-05-31 鞍钢股份有限公司 一种耐高温热采井用油井管及其制造方法
EP3460086B1 (en) * 2016-05-20 2020-11-04 Nippon Steel Corporation Seamless steel pipe and method for producing same
JP6996641B2 (ja) 2018-10-01 2022-02-04 日本製鉄株式会社 サワー環境での使用に適した継目無鋼管
CN112063922B (zh) * 2020-09-02 2022-03-11 衡阳华菱钢管有限公司 钢管、其制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08311551A (ja) * 1995-05-15 1996-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐硫化物応力割れ性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法
JP2004332059A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 低合金鋼
WO2004106572A1 (ja) * 2003-05-28 2004-12-09 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 埋設拡管用油井鋼管

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5549129B2 (ru) * 1973-12-28 1980-12-10
JPH07197125A (ja) * 1994-01-10 1995-08-01 Nkk Corp 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度鋼管の製造法
WO1996036742A1 (fr) * 1995-05-15 1996-11-21 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Procede de production de tubes d'acier sans soudure a haute resistance, non susceptibles de fissuration par les composes soufres
JPH0967624A (ja) * 1995-08-25 1997-03-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐ｓｓｃｃ性に優れた高強度油井用鋼管の製造方法
JP3449311B2 (ja) * 1999-09-06 2003-09-22 住友金属工業株式会社 高靱性・高耐食性継目無鋼管
JP4367588B2 (ja) * 1999-10-28 2009-11-18 住友金属工業株式会社 耐硫化物応力割れ性に優れた鋼管
JP3543708B2 (ja) 1999-12-15 2004-07-21 住友金属工業株式会社 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた油井用鋼材およびそれを用いた油井用鋼管の製造方法
AR047467A1 (es) 2004-01-30 2006-01-18 Sumitomo Metal Ind Tubo de acero sin costura para pozos petroliferos y procedimiento para fabricarlo
WO2005075694A1 (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Sumitomo Metal Industries,Ltd. 耐ｈｉｃ性に優れたラインパイプ用鋼材及びその鋼材を用いて製造されるラインパイプ
JP4140556B2 (ja) 2004-06-14 2008-08-27 住友金属工業株式会社 耐硫化物応力割れ性に優れた低合金油井管用鋼
JP4135691B2 (ja) 2004-07-20 2008-08-20 住友金属工業株式会社 窒化物系介在物形態制御鋼
JP2006037147A (ja) * 2004-07-26 2006-02-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 油井管用鋼材
JP2006265668A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 油井用継目無鋼管
BRPI0802628A2 (pt) 2007-03-30 2011-08-30 Sumitomo Metal Ind aço de baixa liga para produtos tubulares para paìses produtores de petróleo e tubulação em aço sem costura
BRPI0802627B1 (pt) 2007-03-30 2017-07-18 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Low level steel
AR075976A1 (es) 2009-03-30 2011-05-11 Sumitomo Metal Ind Metodo para la manufactura de tuberias sin costura
JP5728836B2 (ja) 2009-06-24 2015-06-03 Ｊｆｅスチール株式会社 耐硫化物応力割れ性に優れた油井用高強度継目無鋼管の製造方法
MX336409B (es) * 2010-06-08 2016-01-18 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Acero para tubo de acero con excelente resistencia al fractura por tension azufrosa.
CN101892443A (zh) 2010-07-09 2010-11-24 天津钢管集团股份有限公司 屈服强度170～180ksi钢级的高强高韧性石油套管及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08311551A (ja) * 1995-05-15 1996-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐硫化物応力割れ性に優れた高強度継目無鋼管の製造方法
JP2004332059A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 低合金鋼
WO2004106572A1 (ja) * 2003-05-28 2004-12-09 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 埋設拡管用油井鋼管

Also Published As

Publication number Publication date
MX357287B (es) 2018-07-03
CA2843593A1 (en) 2013-02-28
WO2013027666A1 (ja) 2013-02-28
JPWO2013027666A1 (ja) 2015-03-19
CA2843593C (en) 2018-10-02
UA109498C2 (uk) 2015-08-25
ES2702344T3 (es) 2019-02-28
MX2014001644A (es) 2014-03-21
BR112014001630A2 (pt) 2017-02-21
EA201490487A1 (ru) 2014-06-30
EP2749664A4 (en) 2015-10-07
AR088424A1 (es) 2014-06-11
EP2749664A1 (en) 2014-07-02
AU2012297775A1 (en) 2014-02-20
CN103764860B (zh) 2015-11-25
CN103764860A (zh) 2014-04-30
AU2012297775B2 (en) 2015-06-04
EP2749664B1 (en) 2018-10-24
US9777352B2 (en) 2017-10-03
US20140205487A1 (en) 2014-07-24
SA112330773B1 (ar) 2015-07-23
JP5218707B1 (ja) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA024690B1 (ru) Скважинная стальная труба с превосходной сопротивляемостью к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде
JP6264521B1 (ja) ダウンホール部材用棒鋼、及び、ダウンホール部材
JP6369547B2 (ja) 低合金油井用鋼管
JP5124857B2 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼
JP5804232B1 (ja) マルテンサイト系Ｃｒ含有鋼及び油井用鋼管
WO2011136175A1 (ja) 高強度油井用ステンレス鋼及び高強度油井用ステンレス鋼管
JP6614347B2 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼
JP7173405B2 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼材
CN108699656B (zh) 钢材和油井用钢管
JP6028863B2 (ja) サワー環境で使用されるラインパイプ用継目無鋼管
JP7328605B1 (ja) マルテンサイト系ステンレス丸鋼
JP6672620B2 (ja) 油井用ステンレス鋼及び油井用ステンレス鋼管
JP4337712B2 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼
JP3849438B2 (ja) 拡管用油井鋼管
JP6950519B2 (ja) 鋼材、油井用鋼管、及び、鋼材の製造方法
JP6524440B2 (ja) マルテンサイト鋼材
JP7445173B2 (ja) 鋼材
JP6536343B2 (ja) マルテンサイト鋼材
BR112014001630B1 (pt) Tubo de aço de poço de petróleo que possui resistência ao trincamento sob tensão por sulfeto

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG TJ TM

TC4A Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ