[發明專利]馬氏體系含Cr鋼和油井用鋼管

有效

• 申請號: 201480073387.1
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN105917015B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 大村朋彥;富尾悠索;高部秀樹;餅月俊雄
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C38/24;C21D8/02;C21D8/10;C21D9/08;C22C38/54
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

技術領域

本發明涉及含Cr鋼和鋼管，更詳細而言，涉及馬氏體系含Cr鋼和油井用鋼管。

背景技術

本說明書中，“油井用鋼管”是指例如JIS G 0203(2009)的編號3514的定義欄中記載的油井用鋼管。具體而言，“油井用鋼管”是指在油井或天然氣井的挖掘、原油或天然氣的采集等中使用的套管、管道、鉆桿(drill pipe)的統稱。

伴隨腐蝕性低的井(油井和天然氣井)的枯竭，腐蝕性高的井(以下，稱為“高腐蝕性井”)的開發正在推進。高腐蝕性井大量含有腐蝕性物質。腐蝕性物質例如為硫化氫和二氧化碳等腐蝕性氣體等。硫化氫會引起高強度的低合金鋼的油井用鋼管的硫化物應力開裂(Sulfide Stress Cracking，以下稱為“SSC”。)。另一方面，二氧化碳會使鋼的耐二氧化碳腐蝕性降低。因此，對于在高腐蝕性井中使用的油井用鋼管，要求有高耐SSC性和高耐二氧化碳腐蝕性。

已知鉻(Cr)對于提高鋼的耐二氧化碳腐蝕性是有效的。因此，在大量含有二氧化碳的井中，可以根據二氧化碳的分壓、溫度，使用以API L80 13Cr鋼(普通的13Cr鋼)、超級13Cr鋼等為代表的、含13％左右Cr的馬氏體系不銹鋼、二相不銹鋼等。

然而，馬氏體系不銹鋼、二相不銹鋼與低合金鋼相比，在低分壓(例如0.1氣壓以下)下便引起由硫化氫導致的SSC。因此，這些不銹鋼不適合在含有大量硫化氫的環境(例如硫化氫的分壓為1氣壓以上的環境)中使用。

日本特開2000-63994號公報(專利文獻1)和日本特開平7-76722號公報(專利文獻2)提出了耐二氧化碳腐蝕性和耐SSC性優異的鋼。

專利文獻1中，關于油井用含Cr鋼管，記載了如下內容。油井用含Cr鋼管以質量％計含有C：0.30％以下、Si：0.60％以下、Mn：0.30～1.50％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Cr：3.0～9.0％、Al：0.005％以下、余量由Fe和不可避免的雜質組成。油井用含Cr鋼管還具有80ksi級(551～655MPa)的屈服強度。

專利文獻1中記載了：上述油井用含Cr鋼管在二氧化碳分壓1Mpa、溫度100℃下的二氧化碳腐蝕試驗中，腐蝕速度為0.100mm/年以下。專利文獻1中還記載了：在依據NACE-TM0177-96method A的恒定載荷試驗中，在試驗溶液A(pH2.7)、附加應力551Mpa的條件下上述鋼管未發生SSC。

專利文獻2中，關于油井用鋼管用馬氏體系不銹鋼的制造方法，記載了如下內容。準備如下以馬氏體為主體的鋼：以質量％計含有C：0.1～0.3％、Si：<1.0％、Mn：0.1～1.0％、Cr：11～14％、Ni：<0.5％。使該鋼加熱至A_c3點與A_c1點之間的溫度后，冷卻至Ms點以下。然后，使鋼加熱至A_c1點以下的溫度，冷卻至常溫。該制造方法是在淬火與回火的中間進行兩相域熱處理。由該制造方法制造的鋼具有50kgf/mm²(490Mpa、71.1ksi)以下的低屈服強度。

通常，碳鋼和低合金鋼的強度越低則抗硫化物開裂性越優異，認為馬氏體系不銹鋼也是同樣的。以往的鋼的熱處理方法(實施正火和回火的方法)無法使鋼的屈服強度(耐力)成為55～60kgf/mm²(539～588Mpa、78.2～85.3ksi)以下。與此相對，專利文獻2中記載的包含兩相域熱處理的制造方法能得到低屈服強度。因此，專利文獻2中記載了，由該制造方法得到的鋼的耐SSC性和耐二氧化碳腐蝕性優異。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-63994號公報

專利文獻2：日本特開平7-76722號公報

非專利文獻

非專利文獻1：櫛田隆弘，工藤赳夫，“水素拡散以及水素吸收挙動の観點からの鉄鋼材料の水素脆化についての考察”，まてりあ，社團法人日本金屬學會，1994年，第33卷，第7號，p.932-939

發明內容

發明要解決的問題

專利文獻1的油井用含Cr鋼管的屈服強度高。因此，有時耐SSC性低。該油井用含Cr鋼中Cr含量也少。因此，有時耐二氧化碳腐蝕性不充分。

專利文獻2的馬氏體系不銹鋼管含有高溫回火的馬氏體或再結晶鐵氧體和碳含量高的馬氏體。這些組織具有不同的強度。因此，有時耐二氧化碳腐蝕性低。