[发明专利]一种高强度抗腐蚀不锈钢、油套管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高强度抗腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：C：≤0.1％，Si：0.1～0.5％，Mn：0.1～5％，Cr：21.0～23.5％，Ni：21.5～25.5％，Mo：0.1～5％，Al：0.01～0.10％，W：0.01～2.00％，RE：0.05～0.10％，N：0.01～0.3％，0＜Cu≤4.0％，0＜Co≤2.0％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明所述的高强度抗腐蚀不锈钢具有优良的抗H₂S、CO₂腐蚀性能以及抗酸化液腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种钢材料及其制造方法，尤其涉及一种不锈钢油套管及其制造方法。

背景技术

油管是石油、天然气开采过程中用于将石油或天然气从储层输送至地面的管道，套管套设于油管之外，其可以起到支撑地层保护油管的作用。由于储油层中往往含有高浓度的H₂S、CO₂，在实际应用过程中，除了要求油管和套管具有相应的强度、冲击性能以外，还要求其具有一定的抗H₂S/CO₂腐蚀性能。随着近年来高腐蚀性油气田的不断开采，对于油、套管的抗H₂S、CO₂腐蚀性能有了更高的要求。

公开号为CN101815802A，公开日为2010年8月25日，名称为“高强度Cr-Ni合金材料以及使用其的油井用无缝管”的中国专利文件公开了一种高强度的Cr-Ni合金材料，并且公开了一种由该合金材料制成的用于油井的无缝管。所公开的和无缝管的化学成分(以wt.％)为：C≤0.05％，Si：0.05～1.0％，0.01％≤Mn＜3.0％，P≤0.05％，S≤0.005％，Cu：0.01～4％，25％≤Ni＜35％，Cr：20～30％，0.01％≤Mo＜4.0％，N：0.10～0.30％，Al：0.03～0.30％，O(氧)≤0.01％，REM(稀土元素)：0.01～0.20％，余量为Fe和其他不可避免的杂质组成，并且满足N×P/REM≤0.40。尽管该专利所述合金具有高强度和良好的抗腐蚀性能，但其合金成本较高，对于产能较低、同时H₂S和CO₂含量较高的油气井经济性较差。

公开号为JP2290920A，公开日为1990年11月30日，名称为“一种高强度双相不锈钢管制造方法”的日本专利文献公开了一种双相不锈钢管。该双相不锈钢管中的化学元素组成为：C：0.01～0.10％，Si：0.01～1.0％，Mn：0.3～1.8％，P≤0.01％，S≤0.003％，Cr：21～27％，Ni：3～9％，Mo：2～4％，N：0.1～0.3％。尽管该专利所述不锈钢管具有高强度的特点，但按照ISO15156标准，该钢种无法用于H₂S分压大于0.02MPa油气井工况环境。

公开号为JP2009068518A，公开日为2009年10月28日，名称为“一种抗硫化物应力开裂和抗高温CO2性能优异的高强度不锈钢钢管”的日本专利文献公开了一种马氏体+铁素体双相不锈钢钢管。该马氏体+铁素体双相不锈钢钢管的化学元素组成为：C≤0.05％，Si≤1％，Mn≤1％，P≤0.05％，S≤0.002％，Cr：16～18％，Ni：3～5％，Mo：2～3％，Al：0.001～0.10％，N≤0.05％，其微观组织为马氏体+10～40％铁素体+10％以下残余奥氏体。该专利所述钢种抗无法满足在H₂S分压0.1MPa以上环境中安全服役的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度抗腐蚀不锈钢，该抗腐蚀不锈钢的强度为80-135ksi，同时该抗腐蚀不锈钢还具有优良的抗H₂S、CO₂腐蚀性能以及抗酸化液腐蚀性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种高强度抗腐蚀不锈钢，其化学元素质量百分比为：

C：≤0.1％，

Si：0.1～0.5％，