[發明專利]抗溝槽腐蝕高強度ERW焊接套管用鋼、套管及生產方法

有效

• 申請號: 200710093967.9
• 申請日: 2007-07-23
• 公開（公告）號: CN101353766A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 田青超;董曉明;丁維軍
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;B21B37/74;B21D5/00;C21D8/10;C21D1/28
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明涉及一種抗溝槽腐蝕高強度電阻焊(ERW)焊接套管用鋼、抗溝槽腐蝕高強度電阻焊(ERW)焊接套管及其生產方法。

背景技術

石油及天然氣開采用套管一般而言是根據API(美國石油協會)標準組織生產與供貨的。API標準規定，石油套管有無縫管和焊管兩種類型。相對于無縫管而言，焊管具有生產效率高、尺寸精度好、規格范圍寬、成本低等顯著特點，因此是生產廠家與油田用戶的首選品種，一直受到市場的青睞。N80鋼級套管是一種高強度鋼管，根據API標準規定，其屈服強度R_0.5須在552～758MPa之間，抗拉強度R_m須大于689MPa。

高強度焊接套管易于發生溝槽腐蝕。溝槽腐蝕是ERW焊管焊接區產生的一種腐蝕現象，通常在焊縫附近形成溝槽狀的選擇性腐蝕，導致焊管過早穿孔失效。ERW套管的生產工藝是：煉鋼→連鑄→熱軋成板卷→板卷頭尾剪切對焊→板帶成型→在線焊接→焊縫熱處理或整管熱處理→管加工→出廠檢驗等。板卷頭尾剪切對焊工序是實現多卷連續生產、體現ERW焊管生產效率的關鍵工序。但是板卷頭尾對焊工藝對材料的碳當量須低，否則容易造成鋼板斷帶，嚴重影響生產效率。可以通過兩種途徑來實現焊管產品高強度的性能要求。

一種是通過焊后整管熱處理。比如通過調質處理可使產品達到80鋼級的水平，由于焊縫和管體同時經歷了相變，整管熱處理能有效的減輕焊縫與管體組織上的差異，消除殘余應力，從而提高套管的抗溝槽腐蝕性能。但是，整管調質具有明顯的缺點，其一、在設備上要求生產廠家具有整管熱處理的配套設備。如果生產廠家沒有相關裝備，則不能生產高強度套管；其二、ERW焊管的直徑一般都大于219mm，淬火必將導致套管不圓度的增大，雖可經校直，但“包申格效應”的存在必然使得焊接套管喪失其“天生的”高抗擠特性，從而降低了焊接套管尺寸精度上的優勢；其三、由于經過整管熱處理，套管的生產成本明顯提高，降低了焊接套管的市場競爭優勢。

另一種實現高強度性能要求的方法是首先獲得高強度的熱軋鋼板，焊接后僅對焊縫進行熱處理。這樣，一方面提高焊縫的抗溝槽腐蝕的能力，另一方面又使得焊縫達到所要求的強度。這種方式不具有整管熱處理所帶來的不利因素，但是，焊縫熱處理無法消除因板帶成型而引入的宏觀的殘余應力，在這一應力的作用下，因焊縫處和管體不可避免的存在組織上的差異，所以極易導致溝槽腐蝕的發生。

自上世紀七十年代迄今，開發出具有優良抗溝槽腐蝕性能的焊接鋼管是幾代材料科學工作者孜孜追求的目標。如表1，專利JP54097522A和JP61124552A公開了一種抗溝槽腐蝕焊接鋼管的生產方法，所使用合金為超低碳的鐵素體組織，由于鋼管的硬度很低，抗粘扣的性能很差，不適合生產石油套管；專利JP54097524A、JP56123349A以及JP57104648A所使用的合金成分不含Ti、Nb、V、Cr、Cu或僅含少量的Nb等強化元素，鋼管強度較低，無法實現生產高鋼級焊接套管的要求；專利JP56035749A不含上述元素，雖然可以實現高強度的要求，而Si高達1％，焊接時焊縫處容易形成灰斑，嚴重影響焊縫質量，并且碳當量高達0.8，無法實現剪切對焊的要求；添加了Cu的專利JP09029460A、JP54097523A、JP56069354A和JP59047364A分別以P、Ti、Nb或V作為強化元素，也可能通過控制冷卻來實現生產高強度套管的要求(如專利JP56069354A的所有實施例僅達70鋼級)，但是由于不含有Cr，在實現高強度的同時，不可能具備良好的抗溝槽腐蝕的能力；而專利JP57131346A、JP58093855A以及JP59096244A都含有昂貴的Ni元素，合金成本較高，另外JP57131346A和JP58093855A的Si含量較高，難以獲得優良的焊縫性能；專利US4772771A和JP60187663A所公開的高強度的焊接鋼管，其實際強度也僅達70鋼級，不含抗溝槽腐蝕的Cr、Cu等合金元素，并且沒有對影響溝槽腐蝕性能的關鍵元素之一的S的含量做出限制，不具有抗溝槽腐蝕性能的能力。此外，表1所列的日本產品除了不具有抗溝槽腐蝕性能的能力外，還含有昂貴的Mo元素，所生產套管的成本太高。

因此，為克服以上不足，本發明目的是提供一種抗溝槽腐蝕的高強度電阻焊(ERW)焊接套管用鋼，使其具備高強度的同時具有良好的焊接性能。

同時，本發明提供采用上述的鋼生產的套管，以滿足生產中對高強度和焊接性能的要求。

此外，本發明提供上述套管的生產方法，工藝簡單，便于操作。

發明內容