125ksi鋼級耐硫化氫應(yīng)力腐蝕油井管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油井用管的制造方法，尤其是一種125ksi鋼級（屈服強度 多862MPa)高強度耐硫化氫應(yīng)力腐蝕油井用管的制造方法。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 由于許多油氣儲藏地質(zhì)中含有H2S氣體，油井管在油氣勘探開采中容易產(chǎn)生H2S應(yīng) 力腐蝕開裂（即SSC開裂），給油氣開采及作用造成危害。針對H2S應(yīng)力腐蝕開裂，國內(nèi)外 相繼開發(fā)出了多個鋼級的抗硫化氫腐蝕油井管，如API規(guī)范中C90、T95、Cl 10以及IRP規(guī)范 中SS105等，但這些鋼級都在IlOksi鋼級以下，因為隨著鋼級的提高，材料強度隨之升高， 材料的位錯密度也大幅增加，導(dǎo)致更多的氫離子在位錯上聚集，從而使硫化氫應(yīng)力腐蝕開 裂敏感性急劇增大，因此生產(chǎn)高強度（尤其是大于IlOksi)抗硫化氫腐蝕的材料非常困難。
[0003] 然而，近些年國內(nèi)外也開發(fā)出了一些達到或超過125ksi鋼級的抗腐蝕油井管， 如 US20110315276A1、CN101724785A，這些發(fā)明雖然強度都達到了 125ksi (862MPa)，但它 們的抗硫化氫腐蝕性仍然有局限性，不是限制了硫化氫分壓（US20110315276A中H2S分壓 0. 003MPa，而NACE標(biāo)準(zhǔn)為0.1 MPa)，就是限制了腐蝕溶液（CN101724785A腐蝕液為B溶液， 而NACE標(biāo)準(zhǔn)為A溶液），這些限制大大降低了油井管的使用范圍和使用安全性，因此必須 重新從化學(xué)成分和工藝過程上考慮，開發(fā)出具有更加優(yōu)異的抗硫化氫腐蝕油井管的制造方 法，保證產(chǎn)品在含硫深井中的安全可靠使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目提供一種125ksi鋼級抗硫化氫應(yīng)力 腐蝕油井用管的制造方法，以利于使油井管具有862MPa(125ksi)以上的屈服強度，同時具 有通過在H2S分壓0.1 MPa，標(biāo)準(zhǔn)A溶液，按85%實際屈服強度加載的NACE A法試驗的耐硫 化氫腐蝕性能。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種125ksi鋼級抗硫化氫應(yīng)力腐蝕 油井用管的制造方法，
[0006] (1)成分設(shè)計按質(zhì)量％為：0· 20 ~0· 40 % C、0 ~0· 70 % Μη、0· 4 ~1. 6 % Cr、 0. 6 ~1. 8 % Mo、0. 05 ~0. 20 % V、0. 02 ~0. 10 % Nb、0 ~0. 04 % Ti、0 ~0. 004 % B、 P彡0. 015%、S彡0. 003%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中C、Mn、Cr、Mo成分含量滿足 關(guān)系：0· 8 彡 2[C% ] + [Mn% ]彡 I. 1 和 2. 0 彡 I. 2[Cr% ] + [Mo% ]彡 2. 5 ;
[0007] (2)按上述成分根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格通過冶煉、連鑄成相應(yīng)尺寸的圓坯，并乳制成無縫鋼 管后，進行以下熱處理：第一次淬火加熱溫度為[920+100([Cr% ]+1.2[Mo% ]-2)]±5°C， 保溫時間10~30min，第一次回火加熱溫度為[620+100([Cr% ]+L 2[Mo% ]-2)] ±5°C，保 溫時間30~60min ;第二次淬火，加熱溫度Ac3+30~50°C，保溫時間15~40min，第二次 回火，加熱溫度670~740°C，保溫時間40~90min，將鋼管屈服強度控制在862~931MPa 內(nèi)。
[0008] (3)經(jīng)上述熱處理后，管體具有862MPa(125ksi)以上的屈服強度，同時具有能通 過H2S分壓0.1 MPa，標(biāo)準(zhǔn)A溶液，按85%實際屈服強度加載的NACE A法試驗的耐硫化氫腐 蝕性能。
[0009] 本發(fā)明的效果是該方法通過化學(xué)成分和熱處理工藝控制上的創(chuàng)新，成功解決了抗 H2S腐蝕油井管同時具有125ksi以上的高強度和通過標(biāo)準(zhǔn)NACE A法腐蝕試驗的難題，可以 使125ksi高鋼級抗腐蝕油井管在高含硫油氣田中安全穩(wěn)定使用。
【具體實施方式】
[0010] 結(jié)合實施例對本發(fā)明的125ksi鋼級耐硫化氫應(yīng)力腐蝕油井用管的制造方法加 以說明。
[0011] 本發(fā)明的125ksi鋼級耐硫化氫應(yīng)力腐蝕油井用管的制造方法化學(xué)成分的設(shè)計 按質(zhì)量百分比為：0.20 ~0.40% C、0 ~0.70% Μη、0·4 ~1.6% Cr、0.6 ~1.8% Mo、 0· 05 ~0· 20 % V、0. 02 ~0· 10 % Nb、0 ~0· 04 % Ti、0 ~0· 004 % B、P 彡 0· 015 %、 S彡0.003 %，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中C、Mn、Cr、Mo成分含量滿足關(guān)系： 0· 8 彡 2[C% ] + [Mn% ]彡 I. 1 和 2. 0 彡 I. 2[Cr% ] + [Mo% ]彡 2. 5。
[0012] 上述合金元素種類及含量（Wt% )的作用如下：
[0013] C :保證鋼的強度，提高淬透性從而提高馬氏體轉(zhuǎn)變百分率；另外，提高C含量可增 加回火析出的碳化物數(shù)量，這些碳化物是很好的H陷阱；但過高的C含量不僅會使自己產(chǎn)生 偏析，也會大大增加 Mn和P的偏析，從而降低抗SSC性能。因此C含量適合在0. 20-0. 40 %。
[0014] Mn :提高鋼的強度和淬透性，但Mn是易偏析元素，過多含量的Mn易與S、P在晶界 偏析，因此對抗SSC性能不利，對于本發(fā)明設(shè)計的Cr、Mo含量較高，足以保證鋼的淬透性和 強度，因此Mn控制在0-0. 70% ;
[0015] Cr :提高強度和淬透性，提高抗腐蝕性能，但過高的Cr含量回火時會在晶界析出 大尺寸的Cr23C6碳化物，不利于抗H 2S應(yīng)力腐蝕性能，因此將Cr控制在0. 4-1. 6%。
[0016] Mo :是重要的固溶強化和回火析出強化元素，而且提高鋼的淬透性。Mo的碳化物 在高溫回火時析出提高了回火抗力，因此要保證高強度和高回火溫度就必須加入足夠量的 Mo。另外，Mo還可以通過降低P的擴散系數(shù)來減輕P在晶界的偏析，但當(dāng)Mo過高時，也會 形成粗大的碳化物不利于抗H2S應(yīng)力腐蝕性能，因此將Mo控制在0. 6-1. 8%。
[0017] V :在調(diào)質(zhì)鋼中的作用是抑制回火軟化，提高回火溫度。在高溫回火時析出VC碳化 物起到析出強化作用，因此即保證了鋼在高溫回火時降低了位錯密度，提高抗SSC性能， 又能保證125ksi的高強度要求；但鋼中的V超過一定上限值時抗SSC性能不再提高，因此 將V控制在0.05-0. 20%。
[0018] Nb :是細(xì)化晶粒元素。Nb形成細(xì)小的Nb(CN)可以使鋼在熱處理加熱時阻止奧氏 體長大，從而可細(xì)化調(diào)質(zhì)鋼晶粒和亞結(jié)構(gòu)（馬氏體板條），同時晶粒細(xì)化還提高了鋼的屈強 比，提高了抗SSC性能；當(dāng)Nb過高時，在連鑄時，凝固前沿會形成大塊成堆兒的NbN而損害 鋼的抗SSC性能，因此，Nb的含量應(yīng)控制在0. 02-0. 10%。
[0019] Ti :同Nb-樣可以推遲奧氏體再結(jié)晶因而可以細(xì)化晶粒；另外，還起到定N作用， 從而保證了酸溶B的百分率，因此一般與B元素一起使用；過高的Ti會形成5 μ m左右的四 方形TiN，這對抗SSC不利，因此Ti含量應(yīng)控制在0-0. 04%。
[0020] B :微量的B可以顯著提高鋼的淬透性而不增加