[发明专利]一种抗硫化氢应力腐蚀开裂的油套管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种抗硫化氢应力腐蚀开裂的油套管，其微观组织为回火索氏体，其化学元素质量百分配比为：C：0.18～0.28％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.3～0.6％、Cr：0.5‑1％、Ti：0.01～0.05％、Al：0.01～0.08％、Ca:0.0005～0.005％、B：0.001～0.003％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述油套管的碳当量Ceq≤0.5，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15+Si/24。相应地，本发明还公开了一种上述抗硫化请应力腐蚀开裂的油套管的制造方法。本发明所述的油套管强度高且抗硫化氢应力腐蚀开裂性能良好。

技术领域

本发明涉及一种油套管及其制造方法，尤其涉及一种抗腐蚀性高的油套管及其制造方法。

背景技术

石油开采用油套管所使用的环境很多含有硫化氢等腐蚀介质，不仅能够对管体表面进行均匀腐蚀，还能与钢铁作用生成氢，进入钢铁基体内部，使套管发生应力腐蚀断裂，在极短的时间内失效，从而给油田生产带来极大的经济损失和安全隐患，每年因CO₂和H₂S腐蚀所产生的事故给油田带来经济损失高达亿元以上。

目前现有技术中，生产抗硫化氢腐蚀的无缝油套管工艺流程为：钢种冶炼、浇铸成管坯，轧制为无缝管后进行整管调质热处理，最后经过机械加工制成抗硫化氢应力腐蚀的油套管。

公开号为CN1361306，公开日为2002年7月31日，名称为“抗硫化氢应力腐蚀石油套管及其方法”的中国专利文献公开了一种抗硫化氢应力腐蚀带箍石油套管。该专利文献采用添加Cr、Ni、Mo合金元素并采用热处理生产抗硫化氢应力腐蚀的油套管。然而，随着近年来合金元素价格飞涨，对于低成本的抗硫化氢应力腐蚀的油套管需求越来越强烈，

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种抗硫化氢应力腐蚀开裂的油套管，其在不添加过多合金元素的条件下，具有良好的抗硫化氢应力腐蚀开裂能力，且其强度级别为80-95ksi，延伸率≥22％。

基于上述发明目的，本发明提供了一种抗硫化氢应力腐蚀开裂的油套管，其微观组织为回火索氏体，其化学元素质量百分配比为：

C：0.18～0.28％、Si：0.1～0.5％、Mn：0.3～0.6％、Cr：0.5-1％、Ti：0.01～0.05％、Al：0.01～0.08％、Ca:0.0005～0.005％、B：0.001～0.003％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；

所述油套管的碳当量Ceq≤0.5，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15+Si/24。

本发明所述的油套管采用碳锰钢成分体系并添加少量Cr和B，达到较强的抗硫化氢应力腐蚀开裂的性能，以满足具有抗硫化氢应力腐蚀要求的油气田勘探开发的需要。相较于现有技术，本发明所述的技术方案在成分设计上优化C、Mn的含量而不添加价格较高的合金元素，具有低成本的优势；通过添加Cr和B，增加相变过程中的马氏体含量，并依靠B对晶界的强化作用，使晶界自由能降低，阻碍使晶界脆化的氢化物的形成；利用提高淬透性的作用弥补了不添加合金元素所带来的淬透性不足的问题，保证了淬火后马氏体组织的含量，在回火热处理后能够获得均匀的回火索氏体，使得本发明所述的油套管具有高抗硫化氢腐蚀性能。

本发明所述的抗硫化氢应力腐蚀开裂的油套管中的各化学元素的设计原理如下所述：

碳：在本发明所述的技术方案中，碳为碳化物形成元素，用以提高钢的强度。当碳的质量百分比低于0.18％时，碳的作用效果不明显；当碳的质量百分比高于0.28％时。过量的碳会显著降低钢的抗化氢应力腐蚀性能。因此，在本发明所述的油套管中将碳的质量百分比限定在0.18-0.28％。