[发明专利]一种含稀土耐CO2/H2S腐蚀的C90钢级油井管及其生产方法

说明书

一、所属技术领域：

本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土耐CO₂/H₂S腐蚀的C90钢级油井管及其生产方法。 

二、背景技术：

我国部分油田的油层中存在CO₂、H₂S气体和水分，这对油套管及井下开采设备带来严重的腐蚀问题，而且难以预测。CO₂腐蚀主要为局部腐蚀，H₂S腐蚀主要有应力腐蚀(SSC)和氢致开裂(HIC)两种破坏型式，这三种破坏型式在石油天然气开采行业中均产生过严重的事故。耐CO₂/H₂S腐蚀与高钢级相互矛盾。为此，国内外相继开发了抗CO₂/H₂S腐蚀的高钢级油井管，这些材料的应用有效的防止了CO₂/H₂S的腐蚀对钢管产生的破坏。 

经检索，中国发明专利“抗二氧化碳和硫化氢腐蚀用低合金钢”(专利申请号：02137308.6)，其存在以下问题和缺点： 

1.化学成分范围太宽，冶炼、制管及热处理工艺均不明确，可操作性不强； 

2.元素Cu(重量％≥0.50％)含量相对偏高，这会给冶炼、轧制过程造成一定的难度。 

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种残余应力低、强韧性能匹配高、晶粒细小、耐CO₂/H₂S腐蚀性能高的含稀土C90钢级油井管及其生产方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

将重量百分比90％的高炉铁水与10％的优质废钢作为原料。 

以下述工艺流程进行生产：首先对上述高炉铁水进行预处理，然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位 进行精炼，精炼完成后进入VD工位进行真空脱气处理，再进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对连铸管坯进行加热，对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管，将钢管进行再加热提温，经过定径之后送入冷床冷却，然后实施锯切，对切好的钢管进行热处理，然后进行矫直，最后经探伤检测，合格者经螺纹加工后即为耐CO₂/H₂S腐蚀的C90钢级油井管成品。 

其工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→管坯加热→穿孔→连轧→再加热→定径→冷却→锯切→热处理→矫直→探伤→螺纹加工。 

连铸圆管坯的生产过程如下所述： 

1、将高炉铁水经预处理，使得铁水中的含S量(重量百分比)降低到0.010％以下。 

2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉，加入(重量百分比)10％优质废钢，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块。 

3、在LF炉进行精练：精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作。 

4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按预定加入量喂入稀土丝。 

5、进行VD真空处理：真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13分钟。 

6、喂入定长硅钙丝，喂丝后进行8-10分钟吹Ar；将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺；控制钢水过热度；铸坯经过矫直后，火焰切割为圆管坯。 

对管坯进行化学成分化验，管坯的化学成分应符合下述要求(重量百分比％)：C0.13-0.18；Si 0.10-0.30；Mn 0.60-0.90；P≤0.015；S≤0.005；Cr 2.70-3.00；Mo 0.30-0.50；NiO.10-0.30；CuO.10-0.30；Ti 0.01-0.03；Al 0.01-0.04；稀土元 素RE 0.0005-0.0100；余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。 

所述稀土元素RE为Ce、La的混合稀土金属，它们的重量百分比分别为：Ce 67％、La 33％。 

加入稀土元素能够起到改善非金属夹杂物形态、强化晶界等作用，从而取得提高耐腐蚀性能和冲击韧性的效果。 

将成分化验合格及硫印不大于2.0级的连铸圆管坯进行制管，制管过程如下：