專利名稱：一種抗H₂S腐蝕油井管用熱軋鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金控軋控冷鋼板制造領(lǐng)域，特別是涉及一種抗腐蝕油井管用熱軋鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
石油工業(yè)對油井管的需求與消耗與日俱增。我國每年消費油井管約200萬噸，占世界每年油井管消耗總量約16%。石油專用鋼管的質(zhì)量、性能對石油工業(yè)的發(fā)展關(guān)系重大。 惡劣的服役條件對油井管專用板的強度、韌性和抗酸性介質(zhì)腐蝕能力方面提出了極高的要求，必須重點考慮H2S引起的氫損傷，包括硫化物應(yīng)力開裂/應(yīng)力腐蝕開裂(SSC/SCC)和氫致開裂/階梯形裂紋(HIC/SWC)等。中國石油龍崗氣田、中石化普天氣田等川東北高含硫氣田的開發(fā)對抗酸性介質(zhì)腐蝕高等級油井管的需求非常迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)工藝簡單、具有優(yōu)良綜合性能的抗H2S 腐蝕低合金控軋控冷熱軋鋼板，本發(fā)明的另一目的是提供該鋼板的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板，其成分質(zhì)量百分比為CO. 10-0. 25%, SiO. 20-0. 60%,MnO. 50-1. 80%,P ^ 0. 015%,S ^ 0. 008%,CrO. 40-1. 00%,Ni 彡 0. 35%, CuSO. 50%，余量為！^和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)需要，可任意選擇加入Nb <0.08%， V 彡 0. 10%, Ti 彡 0. 02%, Al 彡 0. 065%, CaO. 002 0. 003%。一種制造抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、經(jīng)過鋼包吹氬、LF 爐精煉、RH真空處理和連鑄、再加熱后粗軋、經(jīng)連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋、軋后采用管線鋼專用高強度冷卻工藝，所述熱軋鋼板制造方法的控軋控冷工藝制度為(1)軋制道次分配一共15 17道次，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)多道次控軋控冷，(1180 12200C )加熱-(1130 1170°C )初軋開軋-(1050 950°C )精軋開軋-(930 830°C ) 精軋終軋-(650 450°C )終止冷卻并卷??；(2)精軋終軋后冷卻方式為水幕層流冷卻，水冷 15°C 30°C /S。本發(fā)明所涉及的油井管板卷在對低溫韌性、焊接性能有嚴格要求的基礎(chǔ)上，特別要求具有高的抗HIC性能，按照NACE TM0284規(guī)定采用A溶液進行HIC試驗，要求試驗結(jié)果應(yīng)滿足CSR彡2%，CLR彡15%，CTR彡5%。因此，在成分、軋制工藝設(shè)計上的指導原則是 第一，控制碳含量的加入，并添加Cu、Cr、Ni元素的微合金化設(shè)計，以確保材料的耐腐蝕性能；第二，設(shè)計軋制、冷卻工藝，綜合微合金化、固溶強化和組織強化等方法，根據(jù)強度等級的需要，獲得針狀鐵素體為主和少量的準多邊形鐵素體復相組織，同時提高強度和塑性；第四，通過超純凈冶煉最大限度降低S和P的含量，減少硫化錳夾雜來降低氫致誘發(fā)裂紋的形成點、提高韌性。在TMCP工藝制度下，通過合理的成分設(shè)計，綜合利用固溶強化、細晶強化和相變強化等強化方式，使軋制狀態(tài)鋼板強韌性能達到目標值。采用控制軋制+加速冷卻的方式生產(chǎn)，通過高溫奧氏體區(qū)形變再結(jié)晶、低溫奧氏體未再結(jié)晶的變形以及軋后的加速冷卻來區(qū)獲得最佳晶粒細化和相變強化效果。特別是，通過控制軋制和控制冷卻，在軋后實施高強度冷卻(15°C 35°C/S)，獲得針狀鐵素體為主和少量的準多邊形鐵素體復相組織，確保材料的耐腐蝕性能，屈強比控制在0. 85以下，使其具有有良好的抗沖擊性能，該鋼板應(yīng)用于高含硫氣田的油井管的開發(fā)，其抗拉強度可達480MPa以上，屈服強度可達380MPa以上， 延伸率(A5tl)可達30%以上，10 X 10 X 55mm全尺寸試樣_20°C夏比沖擊功大于150J、_20°C 夏比沖擊剪切面積(SA% )100%。本發(fā)明的管線鋼的晶粒尺寸細小，晶粒度11 13級，組織均勻，因而具有更高韌性和更好的焊接性能，而且比常規(guī)多邊形鐵素體為主體的鐵素體珠光體鋼具有更好的抗硫化氫腐蝕、氫誘發(fā)裂紋性能和抗大氣腐蝕性能。綜上所述，本發(fā)明抗應(yīng)力腐蝕油套管熱軋板卷具有優(yōu)秀的抗HIC性能、較低的屈強比和極好的沖擊韌性和延塑性，綜合性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單，能耗小。
具體實施例方式實施例1實施例1抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的化學成分見表1，經(jīng)300噸轉(zhuǎn)爐冶煉，經(jīng)過鋼包吹氬、LF爐精煉、RH真空處理和連鑄，再加熱后，進入兩機架Rl和R2粗軋，再經(jīng)7 機架連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋，軋后采用高強度冷卻工藝，熱軋厚度規(guī)格4. 2mm。抗 H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的控軋控冷工藝制度為(1)軋制道次分配一共17道次，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)多道次控軋控冷，1190°C加熱一1135°C初軋開軋一粗軋終軋溫度 1090°C—精軋入口溫度1030°C— 1000°C精軋開軋一913°C精軋終軋一620°C終止冷卻并卷?。? 精軋終軋冷卻方式為水幕層流冷卻，水冷15°C 25°C /S。實施例2實施例2抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的化學成分見表1，經(jīng)300噸轉(zhuǎn)爐冶煉，經(jīng)過鋼包吹氬、LF爐精煉、RH真空處理和連鑄，再加熱后，進入兩機架Rl和R2粗軋，再經(jīng)7 機架連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋，軋后采用高強度冷卻工藝，熱軋厚度規(guī)格4. 2mm。抗 H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的控軋控冷工藝制度為(1)軋制道次分配一共16道次，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)多道次控軋控冷，1220°C加熱一1165°C初軋開軋一粗軋終軋溫度 1089精軋入口溫度1022950°C精軋開軋一830°C精軋終軋一480°C終止冷卻并卷?。?2)精軋終軋冷卻方式為水幕層流冷卻，水冷20-30°C /S。實施例3實施例3抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的化學成分見表1，經(jīng)300噸轉(zhuǎn)爐冶煉，經(jīng)過鋼包吹氬、LF爐精煉、RH真空處理和連鑄，再加熱后，進入兩機架Rl和R2粗軋，再經(jīng)7 機架連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋，軋后采用高強度冷卻工藝，熱軋厚度規(guī)格4. 2mm?？?H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的控軋控冷工藝制度為(1)軋制道次分配一共17道次，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)多道次控軋控冷，1200°C加熱一1155°C初軋開軋一粗軋終軋溫度 1078精軋入口溫度1025980°C精軋開軋一900°C精軋終軋一560°C終止冷卻并卷?。?2)精軋終軋冷卻方式為水幕層流冷卻，水冷20-30°C /S。
實施例4實施例4抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的化學成分見表1，經(jīng)300噸轉(zhuǎn)爐冶煉，經(jīng)過鋼包吹氬、LF爐精煉、RH真空處理和連鑄，再加熱后，進入兩機架Rl和R2粗軋，再經(jīng)7 機架連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋，軋后采用高強度冷卻工藝，熱軋厚度規(guī)格4. 2mm?？?H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板的控軋控冷工藝制度為(1)軋制道次分配一共15道次，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)多道次控軋控冷，1190°C加熱一1145°C初軋開軋一粗軋終軋溫度1083°C—精軋入口溫度1015°C— 990°C精軋開軋一930°C精軋終軋一590°C終止冷卻并卷取；( 精軋終軋冷卻方式為水幕層流冷卻，水冷15°C 25°C /S。表1實施例的化學成份要求(熔煉分析)Wt%
權(quán)利要求
1.一種抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板，其成分質(zhì)量百分比為C0. 10-0. 25%, SiO. 20-0. 60%,MnO. 50-1. 80%,P ^ 0. 015%,S ^ 0. 008%,CrO. 40-1. 00%,Ni 彡 0. 35%, CuS 0. 50%，余量為！^和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱軋鋼板，其特征在于其成分還包含Nb( 0. 08%, V 彡 0. 10%, Ti 彡 0. 02%, Al 彡 0. 065%, CaO. 002 0. 003%。
3.—種制造如權(quán)利要求1或2所述熱軋鋼板的方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、經(jīng)過鋼包吹氬、LF 爐精煉、RH真空處理和連鑄、加熱后粗軋、再經(jīng)連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋、軋后采用管線鋼鋼專用高強度冷卻工藝，其特征在于所述熱軋鋼板制造方法的控軋控冷工藝制度為(1)軋制道次分配一共15 17道次，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)多道次控軋控冷，(1180 1220°C)加熱-(1130 1170°C)初軋開軋-(1000 950°C)精軋開軋-(930 8300C )精軋終軋-(650 450°C )終止冷卻并卷??；(2)精軋終軋冷卻方式為水幕層流冷卻，水冷15°C 300C /S。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗H2S腐蝕油井管用熱軋鋼板及其制造方法，該鋼板成分質(zhì)量百分比為C0.10-0.25％，Si0.20-0.60％，Mn0.50-1.80％，P≤0.015％，S≤0.008％，Cr0.40-1.00％，Ni≤0.35％，Cu≤0.50％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其制造方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、經(jīng)過鋼包吹氬、LF爐精煉、RH真空處理和連鑄、再加熱后粗軋、再經(jīng)連軋機組生產(chǎn)線進行熱機械控軋、軋后采用管線鋼鋼專用高強度冷卻工藝。本發(fā)明的抗H2S應(yīng)力腐蝕油套管熱軋板卷具有優(yōu)秀的抗HIC性能、較低的屈強比和極好的沖擊韌性和延塑性，綜合性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單，能耗小。
文檔編號C22C38/42GK102260834SQ20101018797
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者劉學華, 朱濤, 李忠義, 楊錚, 王煒, 王立濤, 王瑩, 章海, 趙勇, 饒?zhí)順s 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司