[发明专利]一种80KSI抗硫化氢应力腐蚀的油井管用合金钢及其制备方法

说明书

一种80KSI抗硫化氢应力腐蚀的油井管用合金钢，以质量百分数计，包括以下原料：C：0.10％～0.20％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.7％～1.5％、P：0.001％～0.015％、S：0.0001％～0.005％、Cr：4％～6％、Mo：0.5％～0.7％、V+Ti：0.01％～0.08、Al:≤0.01％、Ni：≤0.4％、Cu：≤0.2％，其余为Fe和不可避免杂质。本发明的有益效果是：采用本发明的合金钢调质处理后的性能较佳：抗拉强度≥655MPa，屈服强度552～655MPa，延伸率≥15％，屈强比≤0.92；端面硬度≤HRC22，该钢管0℃的夏比V型缺口纵向全尺寸冲击功≥150J；平均晶粒度9级；采用本发明的合金钢调质处理后具备较高的强度和高的韧性，其抗硫化氢应力腐蚀门槛值达到90％YS_min，高于API要求，可以广泛用于含有硫化氢应力腐蚀的环境中。

技术领域

本发明涉及油田用钢管生产技术领域，具体涉及一种80KSI抗硫化氢应力腐蚀的油井管用合金钢及其制备方法。

背景技术

普通油套管在用于含硫化氢的油气资源开采时,油套管在使用应力和硫化氢气体的作用下,往往会在受力远低于其本身的屈服强度时就突然发生脆断(这种现象被称作为硫化物应力腐蚀，简称为SSCC),从而造成油套管或整口井的报废,如剧毒硫化氢外泄,将会对钻井周围的人、生态环境和设备造成巨大的破坏，因此,开采含硫化氢的油气田必须使用抗硫油套管。随着世界上较易开发的油气田逐渐枯竭，以及各国对于能源需求的不断增长，迫使人们不得不转向开采地质条件更为恶劣的含硫化氢油气田。

世界油气田中大约1/3含有硫化氢气体，在我国的几个大油气田中，如四川、长庆、中原、华北、塔里木等油气田都含有不同程度的H2S气体。国外也有许多含硫化氢的油气田，如美国的巴拿马油田、加拿大的阿尔伯达油田等。

普遍认为SSCC的本质属氢脆，SSCC属低应力破裂，发生SSCC的应力值通常远低于钢材的抗拉强度。SSCC具有脆性机制特征的断口形貌，穿晶和沿晶破坏均可观察到，一般高强度钢多为沿晶破裂；SSCC破坏多为突发性，裂纹产生和扩展迅速，对SSCC敏感的材料在含H2S酸性油气中，经短暂暴露后，就会出现破裂，以数小时到三个月情况为多。发生SSCC钢的表面无须有明显的一般腐蚀痕迹。SSCC可以起始于构件的内部，不一定需要一个做为开裂起源的表面缺陷，因此，它不同于应力腐蚀开裂(SSCC)必须起始于正在发展的腐蚀表面。

影响耐腐蚀性的因素很多，包括化学成分设计、夹杂物、气体含量、晶粒度、轧制工艺、热处理等，并且各影响因素之间相互关联，尤其是夹杂物、晶粒度和成分控制的影响非常显著。高强度条件下且具有低硬度和优异的耐硫化氢应力腐蚀的性能是此类钢管开发的最大难点，攻克这一难关对开采含有硫化氢的油气田具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种80KSI抗硫化氢应力腐蚀的油井管用合金钢及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种80KSI抗硫化氢应力腐蚀的油井管用合金钢，以质量百分数计，包括以下原料：C：0.10％～0.20％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.7％～1.5％、P：0.001％～0.015％、S：0.0001％～0.005％、Cr：4％～6％、Mo：0.5％～0.7％、V+Ti：0.01％～0.08、Al:≤0.01％、Ni：≤0.4％、Cu：≤0.2％，其余为Fe和不可避免杂质。

一种制备80KSI抗硫化氢应力腐蚀的油井管用合金钢的方法，包括以下步骤：

(1)电炉冶炼：将原料倒入电炉内进行冶炼得钢液；

(2)炉外精炼：将冶炼后的钢液送入到LF炉内进行精炼，并喂Al线；

(3)真空脱气：当钢液温度达到1610℃～1650℃时，送入VD炉内进行真空处理；