[发明专利]一种高强度低合金抗硫化氢应力腐蚀用油井管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢管产品及其制造方法，尤其涉及一种油井管及其制造方法。

背景技术

在含H₂S的油气开采环境中，通常需要使用具备一定抗H₂S应力腐蚀性能的材料。随着石油天然气开采深度的不断加大，对于所用管材的强度要求不断提高，但是材料强度越高，其应力腐蚀开裂敏感性也随之提升。目前深井、超深井用油井管强度通常在110Ksi以上，要求具有这样高强度的材料要达到较高的抗H₂S应力腐蚀性能是非常困难的。

公开号为CN101724785A，公开日为2010年6月9日，名称为“一种超高强度抗硫化氢腐蚀油井管及其生产方法”的中国专利文献涉及一种油井管管材，其各化学元素成分(wt.％)为：C：0.25～0.40％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.3～1.0％，Cr：0.1～0.8％，Mo：0.5～1.2％，V：0.05～0.15％，Nb：0.3～0.6％，Ti：0.01～0.1％，P≤0.015％，S≤0.010％，Al：0.01～0.05％，其余为Fe和不可避免杂质。然而，该中国专利文献所记载的油井管中含有较高含量的Nb。

公布号为JPH06-116635A，公布日为1994年4月26日，名称为“一种生产具有高强度低合金且优良耐硫化物应力腐蚀裂纹性的油井管的制造方法”的日本专利文献公开了一种管件，其化学元素质量百分含量为(wt.％)的成份组成：C：0.20～0.30％，Si：0.10～1.00％，Mn：0.40～1.50％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Ni：0.30～1.20％，Cr：0.50～1.50％，Mo：0.10～2.00％，Al：0.001～0.10％，B：0.0005～0.0050％，N：≤0.005％，添加Ti：0.10～2.00％，Nb：0.01～0.10％，V：0.01～0.10％中的至少其中一种。该日本专利文献所公开的油井钢添加了Ni元素。

公开号为US2007/0012383A1，公开日为2007年1月18日，名称为“一种制造具有耐腐蚀性低合金钢的方法”的美国专利文献公开了一种耐腐蚀性好且合金含量低的钢种的制造方法。该钢种的各化学元素的质量百分含量为：C：0.1～0.55％，Si：0.05～0.5％，Mn：0.1～1％，S：0.0001～0.005％，Al：0.005～0.08％，Ti：0.005～0.05％，Cr：0.1～1.5％，Mo：0.1～1％，O：0.0004～0.005％，Ca：0.0005～0.0045％，Nb：0～0.1％，V：0～0.5％，B：0～0.005％，Zr：0～0.10％，P≤0.03％，且N≤0.006％，余量由Fe和杂质构成。在该美国专利文献所记载的工具钢中既添加了N元素，又添加了Ca元素。

上述三篇专利文献所公开的钢管的合金总含量均超过3wt.％。此外，这三种钢管均不能通过简单的淬火-回火热处理工艺来制造出符合力学性能要求的管件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度低合金抗硫化氢应力腐蚀用油井管，其具备较高的强度且良好的抗H₂S应力腐蚀性能(即抗硫性能)。该油井管的屈服强度≥110Ksi，同时其K_1SCC值≥30Mpa*m^1/2(K_1SCC是应力腐蚀门栏值,指在应力腐蚀的情况下材料或零件发生破坏的最小应力强度因子。其单位为MPa·m^1/2)

为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度低合金抗硫化氢应力腐蚀用油井管，其化学元素质量百分配比为：

C：0.16～0.40％；

Si：0.1～0.5％；

Mn：0.2％～0.6％；

Al：0.01～0.1％；

Nb：0.01～0.05％；

Cr：>0.2％；

Mo：>0.2％；

V：0.03～0.2％；

同时各化学元素的质量百分含量还需要满足0.35Cr+0.85Mo+2.8V≥1，

2.4Cr+1.1Mo+4.5V≤3；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本技术方案中不可避免的杂质主要是指P元素、S元素、O元素和N元素，其中，可以控制P≤0.02wt.％，控制S≤0.003wt.％，控制O≤0.01wt.％且控制N≤0.008wt.％。