[發明專利]一種超高強度鉆桿用含鎳耐腐蝕鋼管及其制造方法

有效

• 申請號: 201810300981.X
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108411204B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李方坡;王建軍;馮耀榮;韓禮紅
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C21D8/10;C21D1/18;C21D9/08;C21D1/60
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種超高強度鉆桿用含鎳耐腐蝕鋼管及其制造方法，按下述成分進行冶煉成鋼坯，其成分按質量百分比計組成為C：0.15～0.22％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.8～1.2％、Cr：0.6～1.0％、Mo：0.9～1.3％、Ni：2.0～3.0％、S≤0.005％和P≤0.01％，其余為鐵和不可避免的雜質；將鋼坯加熱均勻，進行軋制穿孔，得到鋼管；對鋼管進行熱處理，水冷至室溫，得到超高強度鉆桿用含鎳耐腐蝕鋼管。本發明通過控制鋼管材料的化學成分，各成分協同配合，鉆桿在鉆井液中服役168h無明顯腐蝕，大幅度提升了鉆桿的服役安全性；高溫回火過程中采用水作為冷卻液，冷卻速度明顯高于目前使用的空氣冷卻速度，大幅度降低鉆桿的制造周期。

技術領域

本發明涉及鉆桿領域，尤其涉及一種超高強度鉆桿用含鎳耐腐蝕鋼管及其制造方法。

背景技術

鉆桿是石油天然氣鉆井開發過程中的一種重要工具，鉆桿的服役安全對于保證鉆井質量和速度具有重要作用。隨著深層油氣資源的勘探開發和先進鉆井技術的推廣應用，鉆桿的服役載荷越來苛刻，為了滿足鉆井作業的需求，鉆桿制造商相繼設計開發了165ksi(1138MPa)超高強度鉆桿。專利CN102268614A、CN104651750A、CN103938095B及CN102268609A提出了165ksi鋼級鉆桿及其制造方法，采用C、Si、Cr、Mn及Mo等合金作為強化元素，添加V等微合金元素，獲得超165ksi強度鉆桿。專利CN104651741B公布了一種含稀土元素Ce的160鋼級高強韌鉆桿材料。目前設計的165ksi(1138MPa)超高強度鉆桿主要是在普通鉆桿材料的基礎上調整材料中Mn及Mo等合金元素的含量，或添加V等微合金強化元素，提高鉆桿的強度，而并未考慮鉆桿的耐腐蝕性能，超高強度鉆桿在使用過程中容易發生與腐蝕相關失效事故。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種超高強度鉆桿用含鎳耐腐蝕鋼管及其制造方法，通過添加Ni元素并調整合金元素含量，確保鉆桿的屈服強度強度大于1138MPa，同時具有較好的耐腐蝕性能。

為了達到上述目的，本發明鋼管采用如下技術方案：

按質量百分比計，其成分組成為：C：0.15～0.22％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.8～1.2％、Cr：0.6～1.0％、Mo：0.9～1.3％、Ni：2.0～3.0％、S≤0.005％和P≤0.01％，其余為鐵和不可避免的雜質。

進一步地，該鋼管的屈服強度大于1138MPa，抗拉強度大于1206MPa，延伸率大于15％，-20℃條件下的沖擊吸收能大于100J。

進一步地，該鋼管的屈服強度在1198～1260MPa，抗拉強度在1265～1310MPa，延伸率在23～25％，-20℃條件下的沖擊吸收能在115～122J。

進一步地，該鋼管的金相組織為回火索氏體。

進一步地，按質量百分比計，其成分組成為：C：0.15～0.20％、Si：0.22～0.32％、Mn：0.82～1.10％、Cr：0.72～1.0％、Mo：1.06～1.22％、Ni：2.28～2.50％、S≤0.005％和P≤0.01％，其余為鐵和不可避免的雜質。

進一步地，按質量百分比計，其成分組成為：C：0.15～0.20％、Si：0.22～0.25％、Mn：0.82～0.95％、Cr：0.86～1.0％、Mo：1.12～1.22％、Ni：2.28～2.50％、S≤0.005％和P≤0.01％，其余為鐵和不可避免的雜質。

本發明制造方法的技術方案是：包括以下步驟：

(1)按下述成分進行冶煉成鋼坯，其成分按質量百分比計組成為C：0.15～0.22％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.8～1.2％、Cr：0.6～1.0％、Mo：0.9～1.3％、Ni：2.0～3.0％、S≤0.005％和P≤0.01％，其余為鐵和不可避免的雜質；