RU2564191C2 - Pipe from steel resistant to corrosion in medium of hydrocarbon and carbon dioxide - Google Patents
Pipe from steel resistant to corrosion in medium of hydrocarbon and carbon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564191C2 RU2564191C2 RU2013158605/02A RU2013158605A RU2564191C2 RU 2564191 C2 RU2564191 C2 RU 2564191C2 RU 2013158605/02 A RU2013158605/02 A RU 2013158605/02A RU 2013158605 A RU2013158605 A RU 2013158605A RU 2564191 C2 RU2564191 C2 RU 2564191C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molybdenum
- mpa
- carbon dioxide
- carbon
- manganese
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению труб для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях коррозионного воздействия со стороны добываемого флюида в присутствии сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2).The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the manufacture of pipes for oil and gas production, which can be operated both under ordinary conditions and under conditions of corrosive attack from the produced fluid in the presence of hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ) .
Известны тубы в сероводородостойком исполнении групп прочности L80S, C90S по API Spec 5CT/ISO 11961 из стали марки 26ХМФА-2 со следующим содержанием (мас.%): углерод 0,26; марганец 0,62; кремний 0,24; хром 0,94; молибден 0,53; никель 0,09; медь 0,013; сера 0,004; фосфор 0,010; алюминий 0,01; ванадий 0,04; ниобий 0,003; титан 0,005 [Металловедение и термическая обработка, №5 (623), 2007, с. 18-22].Tubes are known in hydrogen sulfide-resistant performance of strength groups L80S, C90S according to API Spec 5CT / ISO 11961 made of steel grade 26KHMFA-2 with the following content (wt.%): Carbon 0.26; manganese 0.62; silicon 0.24; chromium 0.94; molybdenum 0.53; nickel 0.09; copper 0.013; sulfur 0.004; phosphorus 0.010; aluminum 0.01; vanadium 0.04; niobium 0.003; titanium 0.005 [Metallurgy and heat treatment, No. 5 (623), 2007, p. 18-22].
Недостатком применения данного состава стали для изготовления труб является то, что прокаливаемость с содержанием в микроструктуре не менее 90% мартенсита, что является одним из критериев обеспечения коррозионной стойкости по API Spec 5CT/ISO 11961, достигается только до толщины стенки 21 мм, а также повышение себестоимости трубы, изготовленной из этого состава, из-за дорогостоящего легирования молибденом.The disadvantage of using this steel composition for the manufacture of pipes is that hardenability with a content of at least 90% martensite in the microstructure, which is one of the criteria for ensuring corrosion resistance according to API Spec 5CT / ISO 11961, is achieved only up to a wall thickness of 21 mm, as well as an increase the cost of the pipe made from this composition, due to the expensive alloying with molybdenum.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является труба из стали, имеющей следующее соотношение компонентов (мас.%):Closest to the claimed invention is a steel pipe having the following ratio of components (wt.%):
при содержании суммы [хром] + [ванадий] + [ниобий], равной 1,15-1,70% (пат. РФ №2352647, опубл. 20.04.2009).when the content of the sum [chromium] + [vanadium] + [niobium] equal to 1.15-1.70% (US Pat. RF No. 2352647, publ. 04.20.2009).
Недостатком данного состава является возможность применения только для труб в обычном исполнении, состав не применим для условий коррозионного воздействия со стороны сред, содержащих сероводород и углекислый газ. Кроме того, бор в количестве 0,002-0,004% оказывает отрицательное влияние на прокаливаемость с повышением температуры аустенитизации за счет увеличения его растворимости и выделения избыточной борсодержащей фазы по границам зерен аустенита, что приводит к снижению вязкопластических свойств в высокопрочном состоянии из-за охрупчивающего влияния борсодержащей фазы на границах зерен. А введение сильных карбидообразующих элементов, таких как ванадий 0,001-0,080%, ниобий 0,045-0,100%, требует повышенных температур нагрева при аустенитизации.The disadvantage of this composition is that it can be used only for pipes in the usual version, the composition is not applicable for corrosive conditions from environments containing hydrogen sulfide and carbon dioxide. In addition, boron in an amount of 0.002-0.004% has a negative effect on hardenability with an increase in austenitization temperature due to an increase in its solubility and the release of an excess boron-containing phase along austenite grain boundaries, which leads to a decrease in the viscoplastic properties in a high-strength state due to the embrittling effect of the boron-containing phase at the grain boundaries. And the introduction of strong carbide-forming elements, such as vanadium 0.001-0.080%, niobium 0.045-0.100%, requires elevated heating temperatures during austenitization.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение коррозионной стойкости металла труб в средах, содержащих сероводород (при парциальном давлении H2S до 2 атм) и углекислый газ (при парциальном давлении CO2 до 1 атм), с достижением уровня прочностных свойств (предел прочности не менее 655 МПа и предел текучести от 552 до 826 МПа), соответствующих группам прочности L80, C90, T95, C110 по отечественным нормативным стандартам и международному стандарту API Spec 5CT/ISO 11961 (уровни приемки PSL-1, 2, 3).The technical problem to which the claimed invention is directed is to provide corrosion resistance of pipe metal in environments containing hydrogen sulfide (at a partial pressure of H 2 S up to 2 atm) and carbon dioxide (at a partial pressure of CO 2 up to 1 atm), with achievement of the level of strength properties (tensile strength of at least 655 MPa and yield strength of 552 to 826 MPa), corresponding to strength groups L80, C90, T95, C110 according to domestic regulatory standards and the international standard API Spec 5CT / ISO 11961 (acceptance levels PSL-1, 2, 3).
Указанный результат достигается тем, что труба выполнена из стали, стойкой к коррозии в среде с содержанием сероводорода и углекислого газа, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, алюминий, серу, фосфор, азот, бор, титан, железо и неизбежные примеси, содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):This result is achieved in that the pipe is made of steel that is resistant to corrosion in an environment containing hydrogen sulfide and carbon dioxide containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, nickel, aluminum, sulfur, phosphorus, nitrogen, boron, titanium, iron and inevitable impurities, contains components in the following ratio (wt.%):
при этом она имеет предел прочности не менее 655 МПа и предел текучести от 552 до 826 МПа.however, it has a tensile strength of at least 655 MPa and a yield strength of 552 to 826 MPa.
Также указанный результат достигается тем, что труба выполнена из стали, стойкой к коррозии в среде с содержанием сероводорода и углекислого газа, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, медь, алюминий, серу, фосфор, азот, ванадий, железо и неизбежные примеси, содержит компоненты в следующем соотношении (мас.%):Also, this result is achieved by the fact that the pipe is made of steel resistant to corrosion in an environment containing hydrogen sulfide and carbon dioxide containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, nickel, copper, aluminum, sulfur, phosphorus, nitrogen, vanadium, iron and inevitable impurities, contains components in the following ratio (wt.%):
при этом она имеет предел прочности не менее 655 МПа и предел текучести от 552 до 826 МПа.however, it has a tensile strength of at least 655 MPa and a yield strength of 552 to 826 MPa.
Технический результат, обеспечиваемый за счет выбранного соотношения отдельных химических элементов в стали, определяется следующими факторами.The technical result provided by the selected ratio of individual chemical elements in steel is determined by the following factors.
Углерод (0,21-0,28) регламентируется при легировании стали марганцем, хромом, молибденом, бором в условиях ведения закалки в воде во избежание появления закалочных трещин.Carbon (0.21-0.28) is regulated when alloying steel with manganese, chromium, molybdenum, boron under conditions of quenching in water to avoid the appearance of quenching cracks.
Марганец (0,50-0,95) обеспечивает высокую прочность в дополнении к эффекту раскисления стали. При введении марганца более 1,0% ухудшаются вязкопластические свойства и снижается коррозионная стойкость стали.Manganese (0.50-0.95) provides high strength in addition to the deoxidizing effect of steel. With the introduction of manganese more than 1.0%, the visco-plastic properties deteriorate and the corrosion resistance of the steel decreases.
Хром (0,80-1,30) оказывает положительный эффект на повышение прокаливаемости, который проявляется с некоторого его минимального содержания в стали, как правило, в пределах от 1,10% до 1,50%. Еще большее влияние хром оказывает в присутствии сильных карбидообразующих элементов, таких как молибден, титан, ванадий, за счет повышения их содержания в твердом растворе при аустенитизации. Также хром оказывает положительное влияние на стойкость против язвенной углекислотной коррозии за счет обогащения продуктов коррозии и образования защитного слоя на поверхности раздела металл - среда.Chromium (0.80-1.30) has a positive effect on increasing hardenability, which is manifested with a certain minimum content in steel, usually in the range from 1.10% to 1.50%. Chromium has an even greater effect in the presence of strong carbide-forming elements, such as molybdenum, titanium, vanadium, due to an increase in their content in the solid solution during austenitization. Also, chromium has a positive effect on resistance against peptic carbon dioxide corrosion due to the enrichment of corrosion products and the formation of a protective layer at the metal-medium interface.
Молибден (0,25-0,45) вводится в указанном количестве, исходя из того что при комплексном введении с добавками бора количество молибдена требуется меньше, чем обычно требуется для обеспечения прочности и вязкопластических свойств изделий при проведении закалки и низкотемпературного отпуска. Нижняя граница 0,25% содержания обусловлена требованиями международного стандарта API Spec 5CT/ISO 11961 для обеспечения коррозионной стойкости в средах, содержащих сероводород.Molybdenum (0.25-0.45) is introduced in the specified amount, based on the fact that when complexed with boron additives, the amount of molybdenum required is less than is usually required to ensure the strength and visco-plastic properties of the products during quenching and low-temperature tempering. The lower limit of 0.25% of the content is due to the requirements of the international standard API Spec 5CT / ISO 11961 to ensure corrosion resistance in environments containing hydrogen sulfide.
Бор (0,001-0,004) оказывает положительный эффект на прокаливаемость стали. При содержании бора свыше 0,005% ухудшаются вязкопластические свойства стали вследствие выделения избыточной борсодержащей фазы по границам зерен аустенита. Таким образом, оптимальный диапазон легирования бором 0,001-0,004%.Boron (0.001-0.004) has a positive effect on the hardenability of steel. When the boron content exceeds 0.005%, the viscoplastic properties of steel deteriorate due to the release of an excess boron-containing phase along the austenite grain boundaries. Thus, the optimal doping range for boron is 0.001-0.004%.
Титан (0,015-0,045) фиксирует азот в стали в виде нитридов и обеспечивает присутствие бора в активной форме, то есть в твердом растворе при закалке, что требуется для достижения высокой прокаливаемости. Чтобы получить эти эффекты необходимо введение титана как минимум на уровне 0,005%. Верхнее ограничение содержания титана необходимо для предотвращения образования крупных нитридов в структуре.Titanium (0.015-0.045) fixes nitrogen in steel in the form of nitrides and ensures the presence of boron in the active form, that is, in the solid solution during quenching, which is required to achieve high hardenability. To obtain these effects, titanium must be added at least 0.005%. An upper titanium limit is necessary to prevent the formation of large nitrides in the structure.
Ванадий (0,03-0,08) способствует измельчению зеренной структуры и упрочнению стали за счет образования мелкодисперсных карбидов и нитридов.Vanadium (0.03-0.08) contributes to the grinding of the grain structure and hardening of steel due to the formation of finely dispersed carbides and nitrides.
Содержание в стали сильных карбидо- и нитридообразующих элементов: ванадия и титана выше заявленных норм может привести к снижению коррозионной стойкости из-за возможного образования грубых включений по границам зерен. Также нецелесообразно применять комплексно в одном составе более двух сильных карбидо- и нитридообразующих элементов.The content in the steel of strong carbide and nitride forming elements: vanadium and titanium above the stated standards can lead to a decrease in corrosion resistance due to the possible formation of coarse inclusions along grain boundaries. It is also impractical to apply complexly in one composition more than two strong carbide and nitride forming elements.
В условиях Синарского трубного завода были изготовлены трубы с известным и предлагаемым в изобретении соотношением компонентов.Under the conditions of the Sinarsky Pipe Plant, pipes were manufactured with the ratio of components known and proposed in the invention.
Результаты промышленного изготовления предлагаемой трубы в сравнении с известными трубами (в том числе прототипом) приведены: в таблице 1 - варианты химического состава, таблице 2 - механические свойства, и таблице 3 - оценка коррозионной стойкости.The results of industrial production of the proposed pipe in comparison with the known pipes (including the prototype) are shown in table 1 — chemical composition options, table 2 — mechanical properties, and table 3 — corrosion resistance assessment.
Как видно из приведенных результатов исследования, достигаемый уровень механических свойств и высокая стойкость против сульфидного коррозионного воздействия (СКРН) в средах, содержащих сероводород при парциальном давлении 1,5-2,0 атм, труб из предлагаемых составов делают эффективным их использование после термоупрочнения по средствам закалки и отпуска для групп прочности C90, T95 (второй вариант) и до максимальной группы прочности C110 (первый вариант) в соответствии с отечественными нормативными документами и международным стандартом API Spec 5CT/ISO 11961 в сероводородостойком исполнении. Также результаты оценки общей скорости коррозии в средах, содержащих углекислый газ при парциальном давлении 1 атм, подтверждают применимость предлагаемых составов для эксплуатации в условиях осложненных присутствием небольшого количества растворенного углекислого газа не более 500 мг/л.As can be seen from the results of the study, the achieved level of mechanical properties and high resistance to sulfide corrosion attack (SCRN) in environments containing hydrogen sulfide at a partial pressure of 1.5-2.0 atm, pipes from the proposed compositions make them effective after heat hardening by means hardening and tempering for strength groups C90, T95 (second option) and up to a maximum strength group C110 (first option) in accordance with domestic regulatory documents and the international standard API Spec 5C T / ISO 11961 in hydrogen sulfide resistant design. Also, the results of assessing the overall corrosion rate in environments containing carbon dioxide at a partial pressure of 1 atm confirm the applicability of the proposed compositions for use in conditions complicated by the presence of a small amount of dissolved carbon dioxide of not more than 500 mg / l.
Предлагаемое решение комплексного легирования стали молибденом в количествах 0,25-0,45% и бором позволяет снизить себестоимость труб до 20% в сравнении с известным решением применения для труб стали с содержанием молибдена 0,50-0,65%.The proposed solution of complex alloying of steel with molybdenum in amounts of 0.25-0.45% and boron allows to reduce the cost of pipes to 20% in comparison with the known solution for the use of steel pipes with a molybdenum content of 0.50-0.65%.
Claims (2)
при этом она имеет предел прочности не менее 655 МПа и предел текучести от 552 до 826 МПа. 1. Corrosion resistant pipe in an environment containing hydrogen sulfide and carbon dioxide, made of steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, nickel, copper, aluminum, sulfur, phosphorus, nitrogen, boron, titanium, iron and inevitable impurities, characterized in that it is made of steel containing components in the following ratio, wt.%:
however, it has a tensile strength of at least 655 MPa and a yield strength of 552 to 826 MPa.
при этом она имеет предел прочности не менее 655 МПа и предел текучести от 552 до 826 МПа. 2. A pipe resistant to corrosion in an environment containing hydrogen sulfide and carbon dioxide, made of steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, nickel, copper, aluminum, sulfur, phosphorus, nitrogen, vanadium, iron and inevitable impurities, characterized in that it is made of steel containing components in the following ratio, wt.%:
however, it has a tensile strength of at least 655 MPa and a yield strength of 552 to 826 MPa.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013158605/02A RU2564191C2 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Pipe from steel resistant to corrosion in medium of hydrocarbon and carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013158605/02A RU2564191C2 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Pipe from steel resistant to corrosion in medium of hydrocarbon and carbon dioxide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013158605A RU2013158605A (en) | 2015-07-10 |
RU2564191C2 true RU2564191C2 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=53538098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013158605/02A RU2564191C2 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Pipe from steel resistant to corrosion in medium of hydrocarbon and carbon dioxide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564191C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629126C1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-08-24 | Публичное акционерное общество "Синарский трубный завод" (ПАО "СинТЗ") | Seamless high-strength pipe of oil sortament in hydrogen sulfide-resistant performance |
RU2707613C1 (en) * | 2019-03-06 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермская компания нефтяного машиностроения | Heavy drill pipe |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2243284C2 (en) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Steel excellent in resistance to corrosion and seamless casing made therefrom |
RU2437955C1 (en) * | 2010-08-11 | 2011-12-27 | Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" | Corrosion resistant steel for production and casing pipes and gas-oil extracting equipment |
RU2437954C1 (en) * | 2010-08-11 | 2011-12-27 | Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" | Corrosion resistant steel for oil-gas extracting equipment |
-
2013
- 2013-12-27 RU RU2013158605/02A patent/RU2564191C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2243284C2 (en) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Steel excellent in resistance to corrosion and seamless casing made therefrom |
RU2437955C1 (en) * | 2010-08-11 | 2011-12-27 | Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" | Corrosion resistant steel for production and casing pipes and gas-oil extracting equipment |
RU2437954C1 (en) * | 2010-08-11 | 2011-12-27 | Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" | Corrosion resistant steel for oil-gas extracting equipment |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629126C1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-08-24 | Публичное акционерное общество "Синарский трубный завод" (ПАО "СинТЗ") | Seamless high-strength pipe of oil sortament in hydrogen sulfide-resistant performance |
RU2707613C1 (en) * | 2019-03-06 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермская компания нефтяного машиностроения | Heavy drill pipe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013158605A (en) | 2015-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11401570B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
JP6056132B2 (en) | Austenitic and ferritic duplex stainless steel for fuel tanks | |
JP5856608B2 (en) | Low alloy steel having high yield strength and high sulfide-induced stress crack resistance, low alloy steel product using the same, and method for producing the same | |
EA019473B1 (en) | Low alloy steel with a high yield strength and high sulphide stress cracking resistance | |
CA2733649A1 (en) | High-strength stainless steel pipe excellent in sulfide stress cracking resistance and high-temperature carbonic-acid gas corrosion resistance | |
US20090007991A1 (en) | Ferritic Heat-Resistant Steel | |
US20210198764A1 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
EP3690073A1 (en) | Oil well pipe martensitic stainless seamless steel pipe and production method for same | |
EP2803741B1 (en) | Method of post weld heat treatment of a low alloy steel pipe | |
US11773461B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
RU2564191C2 (en) | Pipe from steel resistant to corrosion in medium of hydrocarbon and carbon dioxide | |
RU2594769C1 (en) | Corrosion-resistant steel for seamless hot-rolled tubing and casing pipes high operational reliability and pipe made therefrom | |
CN106319362A (en) | X52 seamless pipeline steel pipe with sour corrosion resistance and manufacturing method of X52 seamless pipeline steel pipe | |
JP2006152332A (en) | Martensitic stainless steel pipe and manufacturing method therefor | |
RU2552794C2 (en) | Oil schedule cold-resistant pipe | |
JP5793556B2 (en) | 862 MPa class low C high Cr steel pipe having high corrosion resistance and manufacturing method thereof | |
RU2460822C1 (en) | Nitrogen-bearing corrosion resistant steel for manufacture of oil-gas pipes | |
RU2552796C2 (en) | High-strength drilling pipe | |
RU2599474C1 (en) | High corrosion resistance pipe | |
KR20150076696A (en) | Method for manufacturing the linepipe steel plate with excellent hydrogen induced cracking resistance and low temperature toughness | |
RU2719618C1 (en) | Hot-rolled seamless tubing with increased operational reliability for oil-field equipment | |
RU2629126C1 (en) | Seamless high-strength pipe of oil sortament in hydrogen sulfide-resistant performance | |
EP2803743B1 (en) | Low alloy steel | |
RU95780U1 (en) | SEAMLESS PIPE FOR THE TRANSPORTATION OF OIL FIELDS | |
JP2013159827A (en) | Martensitic stainless steel for seamless oil well pipe and method of manufacturing the same |