[发明专利]用于含H2S油气工程的耐蚀合金、含有该合金的油井管及其制造方法

说明书

技术领域

本申请大体上属于金属材料领域，更具体地，本申请涉及耐蚀合金领域。

背景技术

石油和天然气是重要的一次能源，在国民经济中扮演者重要角色。随着优质资源不断减少，世界范围内越来越多的含H₂S介质酸性油气资源需要开采。这些项目的井深最高可达6000米以上，井下温度接近 200℃，H₂S和CO₂分压高，H₂S含量最高接近80％，同时还可能含有高浓度的Cl^-。随着井深增加，压力增大、温度升高，加上CO₂、H₂S、 Cl^-等腐蚀性介质含量的增加，开采环境越来越苛刻，普通碳钢或不锈钢材料由于不能承受介质的腐蚀而在极短的服役期内就发生腐蚀失效，需要选择有益合金元素含量更高的高耐蚀高强度合金材料。相对马氏体及双相不锈钢，铁镍基耐蚀合金有突出的耐蚀性能优势，可抵抗苛刻环境的腐蚀作用；相对镍基合金，铁镍基耐蚀合金中的贵重元素含量低且制备工艺要求相对宽松，具有显著的成本优势。目前世界范围内含硫油气工程的环境大都处于铁镍基耐蚀合金的适用范围，需求量很大。

概述

一方面，本申请涉及用于含H₂S油气工程的耐蚀合金，基于质量百分比，其成分包含：C≤0.02％，Si 0.1％-0.50％，Mn 0.2％-1.50％， P≤0.03％，S≤0.01％，Cr 25.0％-27.5％，Ni 29.0％-32.0％，Mo 2.5％-5.0％，Cu 1.0％-5.0％，W≤1.0％，Co≤1.0％，Al 0.20％-0.60％， O≤0.0080％，N 0.04％-0.12％，Sn≤0.020％，Sb≤0.020％，As≤0.020％， Bi≤0.020％，Pb≤0.0025％，Pb+As+Sn+Sb+Bi≤0.035％，余量为Fe 及其它不可避免的杂质。

另一方面，本申请涉及制备用于含H₂S油气工程的耐蚀合金的方法，其包括：a)在电弧炉(EAF)中熔化合金原料，从而得到第一合金成分液；b)将所述第一合金成分液转至氩氧脱碳炉(AOD)精炼，从而得到第二合金成分液；以及c)调整所述第二合金成分液的成分，然后转至钢包精炼炉(LF)精炼，从而得到所述用于含H₂S油气工程的耐蚀合金；其中，基于质量百分比，所述用于含H₂S油气工程的耐蚀合金的成分包含：C≤0.02％，Si 0.1％-0.50％，Mn 0.2％-1.50％，P≤0.03％， S≤0.01％，Cr 25.0％-27.5％，Ni 29.0％-32.0％，Mo 2.5％-5.0％，Cu 1.0％-5.0％，W≤1.0％，Co≤1.0％，Al 0.20％-0.60％，O≤0.0080％， N 0.04％-0.12％，Sn≤0.020％，Sb≤0.020％，As≤0.020％，Bi≤ 0.020％，Pb≤0.0025％，Pb+As+Sn+Sb+Bi≤0.035％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

再一方面，本申请涉及由用于含H₂S油气工程的耐蚀合金制造的油井管，其中基于质量百分比，所述耐蚀合金的成分包含：C≤0.02％， Si 0.1％-0.50％，Mn 0.2％-1.50％，P≤0.03％，S≤0.01％，Cr 25.0％-27.5％，Ni 29.0％-32.0％，Mo 2.5％-5.0％，Cu 1.0％-5.0％，W≤ 1.0％，Co≤1.0％，Al 0.20％-0.60％，O≤0.0080％，N 0.04％-0.12％， Sn≤0.020％，Sb≤0.020％，As≤0.020％，Bi≤0.020％，Pb≤0.0025％， Pb+As+Sn+Sb+Bi≤0.035％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。