[发明专利]钢管、其制备方法及应用

说明书

本申请提供了一种钢管、其制备方法及应用。其包括：按以下化学成分配料，得到原料：按重量百分含量计，原料包括C 0.08～0.30％，Si≤0.5％，Mn≤1.0％，Cu 0.5～2.0％，Al≤1.0％，Ce 0.01～0.2％，Cr 0.5～1.5％，Mo 0.5～1.5％，V≤0.3％，N≤0.005％，O≤0.005％，S≤0.005％，P≤0.005％，余量为Fe；将原料依次进行熔炼、浇注、电渣重熔、轧制及热处理，得到钢管，当反应产物体系中O和S含量均不大于0.005wt％时，加入Ce。采用上述方法制得的钢管具有高强度、高韧性、抗硫化物应力腐蚀及耐微生物腐蚀等优点，实现了结构功能一体化。

技术领域

本申请涉及钢管制造领域，具体而言，涉及一种钢管、其制备方法及应用。

背景技术

伴随深井化和腐蚀环境的苛刻化，油气井管应该具有高强度和高耐蚀性等特性。钢管暴露在含有H₂S酸性环境中，就会产生源自硫化物应力腐蚀开裂(SSC)的氢脆性断裂，且越是高强度钢越易造成SSC发生。此外，近年来由于微生物腐蚀(MIC)导致的采油气管破漏事故频发，给油气产业造成了巨大经济损失。MIC造成的点蚀又是SSC开裂的裂纹源，二者腐蚀相互促进，为腐蚀防护带来了巨大挑战。因此，油气田产业迫切希望获得一种同时具备高强度、高韧性、抗SSC和耐MIC的结构功能一体化油井管。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种钢管、其制备方法及应用，以解决现有方法制得的钢管无法同时满足高强度、高韧性、抗SSC和耐MIC等特点的问题。

为了实现上述目的，本申请一方面提供了一种钢管的制造方法，该制造方法包括：按以下化学成分配料，得到原料：按重量百分含量计，原料包括C 0.08～0.30％，Si≤0.5％，Mn≤1.0％，Cu 0.5～2.0％，Al≤1.0％，Ce 0.01～0.2％，Cr 0.5～1.5％，Mo 0.5～1.5％，V≤0.3％，N≤0.005％，O≤0.005％，S≤0.005％，P≤0.005％，余量为Fe；将原料依次进行熔炼、浇注、电渣重熔、轧制及热处理，得到钢管，且在熔炼过程中，当反应产物体系中的O元素和S元素含量均不大于0.005wt％时，向反应产物体系中加入Ce元素。

进一步地，原料中，Cu元素的含量为0.5～2.0wt％，Al元素的含量为0.1～0.6wt％，Ce的含量为0.01～0.2wt％，Cr含量为0.5～1.5wt％，Mo含量为0.5～1.5wt％，V含量为0.005～0.25wt％，N含量应≤0.005wt％，O和S含量应≤0.005wt％；优选地，将反应产物体系中Cu元素、Al元素和Ce元素的重量百分含量之和记为a，且1.0％≤a≤2.0％。

进一步地，配料步骤中，原料还包括Nb元素、Ti元素、Ca元素和B元素组成的组中的一种或多种，且各元素的重量百分含量均不高于0.1％。

进一步地，熔炼过程为将原料进行真空感应炉冶炼的过程，或将原料依次经过电炉初炼和炉外精炼的步骤，或将原料依次经过高炉初炼和炉外精炼的步骤。

进一步地，轧制过程包括：使经电渣重熔过程得到的坯料加热到1200～1300℃进行第一保温过程，得到热坯，其中第一保温时间为管坯直径与第一保温时间系数的乘积，第一保温时间系数为0.5～1.0；将经热坯依次进行穿孔、连轧及定径，得到管坯。

进一步地，轧制过程中，连轧过程的初轧温度为1000～1100℃，终轧温度为≥930℃，第一次轧制变形量10％，热轧累积压下量不小于90％。

进一步地，热处理过程包括：将管坯加热到900～920℃进行第二保温过程，第二保温时间为钢管半成品的壁厚与第二保温时间系数的乘积，第二保温时间系数为2～4，然后水冷至室温；使经水冷处理得到的管坯先在630～650℃进行第三保温过程，然后在530～570℃进行第四保温过程，保温时间为钢管壁厚与保温时间系数的乘积，保温时间系数为3～5。