[发明专利]一种高强度抗腐蚀不锈钢、不锈钢油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材，尤其涉及一种不锈钢材。本发明还涉及了一种由该不锈钢材制成的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，套管位于油管外侧，其起到支撑地层、保护油管的作用。由于储层中往往含有高浓度的H₂S、CO₂，除了要求油管和套管均具有相应的强度、冲击性能之外，还要求两者具有一定的抗H₂S/CO₂腐蚀性能。近年来，随着高腐蚀性油气田开采的不断深入，对油、套管的抗H₂S、CO₂腐蚀性能产生了更高的要求。

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”的中国专利文献公开了一种高强度Cr-Ni合金材料以及由该材料制成的油井用无缝管，该油井用无缝管中各化学元素的质量百分含量(wt.)为：C：0.05％以下，Si：0.05～1.0％，Mn：0.01％＜Mn＜3.0％，P：0.05％以下，S：0.005％以下，Cu：0.01～4％，Ni：25％＜Ni＜35％，Cr：20～30％，Mo：0.01％＜Mo＜4.0％，N：0.10～0.30％，Al：0.03～0.30％，O(氧)：0.01％以下，REM(稀土元素)：0.01～0.20％，余量为Fe和其他不可避免的杂质，并且上述各化学元素满足下述式(1)的条件，式(1)为N×P/REM≤0.40。

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，其各化学元素的质量百分含量(wt.％)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％，N0.1～0.3％。

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”的日本专利文献也公开了一种马氏体+铁素体双相不锈钢钢管，其各化学元素的质量百分含量(wt.％)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。

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，该不锈钢的强度高，并且具有优异的抗CO₂腐蚀性能和抗酸化液腐蚀性能。此外，该高强度抗腐蚀不锈钢还具备优良的焊接性能。

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

C：≤0.1％，

Si：0.1～0.5％，

Mn：0.1～5％，

Cr：16.5～25.0％，

Ni：8.0-20.0％

Mo：0.1～5％，

Al：0.01～0.10％，

Cu：0.30～0.45％，

N：0.01～0.3％

RE：0.05～0.10％，

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中的各化学元素的设计原理为：

碳：C的添加可以有效地提高钢种的强度，但是，C含量过高容易使得合金元素碳化物在晶界析出，造成晶界局部贫Cr区的出现，从而导致钢种力学性能和抗腐蚀性能的下降。对于本发明的技术方案而言，C为残留元素，其应当被控制得越低越好，然而，将C含量控制得无限低则会大大地增加生产成本。因此，将本发明所述的高强度抗腐蚀不锈钢中的C含量设定为≤0.1wt.％。

硅：Si是有效的脱氧剂。为了提高钢种的强度，需要添加一定量的Si元素，但是，过多的Si会造成钢材韧性的降低，同时，还容易导致钢材中的σ相等有害第二相的析出。鉴于此，在本发明所述的高强度抗腐蚀不锈钢中，将Si含量的下限设计为0.1wt.％，并将其上限设计为0.5wt.％。