一种石油套管用钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石油套管用钢及其制备方法，以质量百分含量计，所述石油套管用钢包括：C 0.16

【技术实现步骤摘要】
一种石油套管用钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种钢材，具体涉及一种石油套管用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]石油套管是一种广泛应用于石油开采领域的关键设备，主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑和固定，套管外部要承受地压和地下水压力，套管内部则要承受内压及水蒸气压力，服役环境恶劣，因此要求石油套管具有高强度、高洁净度、低有害元素以及强耐腐蚀性等特点。
[0003]CN 102517511A公开了一种高膨胀率石油套管用钢及其用于制作石油套管的方法，该高膨胀率石油套管用钢的元素组成原料按质量百分数计为：C 0.03
‑
0.25％、Si 0.3
‑
2.5％、Mn 0.5
‑
4.0％、Cr 0
‑
0.5％、S≤0.02％、P≤0.02％，余量为Fe。该高膨胀率石油套管用钢制作的石油套管膨胀率≥30％且具有形变强化率高的特点，但该石油套管用刚在屈服强度和耐腐蚀性能上还存在不足。
[0004]CN 110331249A公开了一种石油套管钢26CrMoVTiB的冶炼方法，采用转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序等工艺可制得该石油套管刚26CrMoVTiB，能够满足实验室抗氢致裂纹HIC和抗硫应力腐蚀裂纹SSC检测要求且克服了制约26CrMoVTiB大规模生产的技术壁垒。CN 101440460A公开了一种抗硫化氢腐蚀用中高强度油套管及其制造方法，管成分以质量百分含量计为：C 0.20
‑/>0.27％，Si≤0.40％，Mn 0.80
‑
1.50％，P≤0.015％，S≤0.005％，Mo 0.30
‑
0.75％，Cr 0.95
‑
1.40％，Cu≤0.30％，Ni≤0.30％，Al≤0.02％，其余为铁。该油套管具有良好的抗硫化氢应力腐蚀性能，其抗硫化氢应力腐蚀门槛值达到90％SMYS。但是，以上公开内容在连铸坯体内外部质量控制上还有待进一步提升。
[0005]针对现有技术的不足，需要提供一种具有较高耐腐蚀性能、力学性能以及良好质量的经济石油套管用钢。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种石油套管用钢及其制备方法，通过对组分的调整，引入Cr、Mo以提升钢管的力学性能和耐腐蚀性能；优化连铸工艺，所制钢材具有良好的质量，可以等效替代传统轧制棒材，具有经济性特征。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种石油套管用钢，以质量百分含量计，所述石油套管用钢包括：C 0.16
‑
0.2％，Si 0.17
‑
0.37％，Mn 0.5
‑
0.7％，Cr 2.9
‑
3.1％，Mo 0.35
‑
0.4％，Al 0.01
‑
0.04％，0<掺杂元素≤0.005％，0<Ni≤0.2％，0<Cu≤0.2％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0009]本专利技术所述石油套管用钢中C的质量百分含量为0.16
‑
0.2％，例如可以是0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.2％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同
样适用；优选为0.17
‑
0.19％。
[0010]本专利技术提供的石油套管用钢通过C、Mn与N的配合，可有效提高钢体的强度和硬度，C含量过高，会造成石油套管用钢的强度、硬度与韧性的降低。
[0011]本专利技术所述石油套管用钢中Si的质量百分含量为0.17
‑
0.37％，例如可以是0.17％、0.19％、0.21％、0.23％、0.25％、0.27％、0.29％、0.31％、0.33％、0.35％或0.37％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.21
‑
0.31％。
[0012]石油套管用钢中适量的Si元素可以显著提高抗拉强度和屈服强度，但过多的Si会引起面缩率下降，特别是冲击韧性明显降低，且不利于钢体抗硫化氢腐蚀，因此本专利技术将Si含量控制在0.17
‑
0.37％。
[0013]本专利技术所述石油套管用钢中Mn的质量百分含量为0.5
‑
0.7％，例如可以是0.5％、0.55％、0.6％、0.65％或0.7％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.55
‑
0.65％。
[0014]石油套管用钢中Mn元素的添加可以提高Si和Al的脱氧效果，也可以和S形成MnS，从而消除S的不利影响；Mn也可以提高钢体的强度、硬度和耐磨性，使其能够满足作为石油套管的性能要求，因此将Mn控制在0.5
‑
0.7％。
[0015]本专利技术所述石油套管用钢中Cr的质量百分含量为2.9
‑
3.1％，例如可以是2.9％、2.91％、2.93％、2.95％、2.97％、2.99％、3.01％、3.03％、3.05％、3.07％、3.09％或3.1％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为2.95
‑
3.05％。
[0016]石油套管用钢中Cr元素的引入可以使其兼具良好的耐腐蚀稳定性以及抗氧化性，且强度和硬度进一步提高，Cr对于减慢CO2‑
H2S
‑
Cl环境中的腐蚀速度极为有利；另一方面它的弥散碳化物也是氢的强陷阱，所以本专利技术将Cr的含量控制在2.9
‑
3.1％，可以兼顾材料具有良好的强度、硬度、韧性及耐腐蚀能力。
[0017]本专利技术所述石油套管用钢中Mo的质量百分含量为0.35
‑
0.4％，例如可以是0.35％、0.36％、0.365％、0.37％、0.375％、0.38％、0.39％或0.4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.36
‑
0.38％。
[0018]石油套管用钢中Mo元素是最有效的抗H2S腐蚀元素，其可以与S形成弥散的析出物，从而使固溶S降低；另一方面弥散的Mo2C是氢的强陷阱，其使可扩散富积的氢量大幅降低。Mo作为一种贵重合金，本专利技术将Mo控制在0.35
‑
0.4％。
[0019]本专利技术所述石油套管用钢中Al的质量百分含量为0.01
‑
0.04％，例如可以是0.01％、0.015％、0.02％、0.023％、0.025％、0.03％、0.035％或0.04％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为0.01
‑
0.03％。
[0020]石油套管用钢中的Al可以提高钢体抗硫化氢腐蚀能力，但含量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油套管用钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述石油套管用钢包括：C 0.16
‑
0.2％，Si 0.17
‑
0.37％，Mn 0.5
‑
0.7％，Cr 2.9
‑
3.1％，Mo 0.35
‑
0.4％，Al 0.01
‑
0.04％，0<掺杂元素≤0.005％，0<Ni≤0.2％，0<Cu≤0.2％，余量为Fe以及不可避免的杂质；所述掺杂元素包括Pb、Sn、As、Sb或Bi中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的石油套管用钢，其特征在于，所述石油套管用钢包括：C 0.17
‑
0.19％，Si 0.21
‑
0.31％，Mn 0.55
‑
0.65％，Cr 2.95
‑
3.05％，Mo0.36
‑
0.38％，Al 0.01
‑
0.03％，0<掺杂元素≤0.004％，0.01≤Ni≤0.1％，0.01≤Cu≤0.1％，余量为Fe以及不可避免的杂质；优选地，所述石油套管用钢中Cr+Mo的总质量百分含量为3.32
‑
3.42％。3.根据权利要求1或2所述的石油套管用钢，其特征在于，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中：P≤0.012％，S≤0.003％，O≤0.0015％，N≤0.005％，H≤0.0002％。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述石油套管用钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：配方量高炉铁水依次经转炉提钒、KR脱硫、转炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸与入坑缓冷得到所述石油套管用钢；所述连铸的拉速为0.7
‑
0.8m/min；所述连铸的过热度为15
‑
25℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述转炉提钒中所得半钢水的残钒含量≤0.01wt％；优选地，所述转炉提钒中所得半钢水的温度为1370
‑
1390℃。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述KR脱硫的搅拌速度为75
‑
85r/min；优选地，所述KR脱硫的终点为S含量≤0.005wt％；优选地，所述KR脱硫的扒渣率为80
‑
90％。7.根据权利要求4
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述转炉炼钢的终点温度为1610
‑
1630℃；优选地，所述转炉炼钢的终点C含量为0.06
‑
0.08wt％；优选地，所述转炉炼钢的终点P含量为0.004
‑
0.006wt％；优选地，所述转炉炼钢的出钢过程中进行合金化；优选地，所述转炉炼钢中出钢30
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50s前加入2.2
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2.8kg/吨铁水的铝料。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪原，李刚，尹修刚，姚忠，刘明洋，马小亮，李军龙，李国光，李文博，孙家元，李志刚，王丽娜，
申请(专利权)人：承德建龙特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：