[發明專利]一種耐微生物腐蝕油井管用不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201811055882.6
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109234615B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 史顯波;楊春光;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/54;C22C38/06;C21D8/00;C21D8/02
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 崔曉蕾

本發明的目的在于提供一種具有耐微生物腐蝕性能的油井管用不銹鋼及其制造方法，以實現從材料自身角度降低發生微生物腐蝕的風險。按重量百分比計，該鋼的化學成分如下：C：≤0.03；Si：0.1～0.3％；Mn：≤0.5％；Cr：12.0～14.0％；Ni：4.0～6.0；Mo：1.5～2.5％；Cu：1.0?2.0％；Ga：0.1?0.8％；Ce：0.1?0.2％；S≤0.02；P≤0.03％；余量為Fe及不可避免的雜質。本發明在傳統油井管用超級馬氏體不銹鋼成分基礎上復合添加適量Cu、Ga和稀土元素Ce，在三者協同作用下，發明鋼可獲得較好的強韌性和優良抗硫化氫應力腐蝕開裂性能，同時該鋼還具備優異的耐微生物腐蝕性能，可應用于油井管用鋼的生產。

技術領域

本發明涉及一種油井管用不銹鋼及其制造方法，尤其涉及一種具有耐微生物腐蝕性能的油井管用不銹鋼及其制造方法。

背景技術

微生物是引發和加速金屬腐蝕的一個重要因素，因微生物腐蝕造成的損失約占金屬總腐蝕的20％。有報道顯示，油井用13Cr超級馬氏體不銹鋼中的75％的腐蝕和地埋管線用X65級以上管線鋼中的50％的故障來自微生物腐蝕。在油田注水系統中，硫酸鹽還原菌(SRB)、鐵細菌、腐生菌及其它微生物的生長、代謝、繁殖，可引起鉆采設備、注水管線及其它金屬材料的嚴重腐蝕，并堵塞管道，損害油層，引起注水量、石油產量、油氣質量下降，也為原油加工帶來嚴重困難。目前，國內對油井管的微生物腐蝕防護還未引起重視，大部分集中在CO₂腐蝕、H₂S引起的應力腐蝕和Cl^-引起的局部腐蝕防護研究。而已經服役或現有的油井管用不銹鋼無論是在化學成分上，還是在生產工藝上，均沒有考慮到材料自身具有耐微生物腐蝕的性能。因此，研發抑制或減緩油井管用不銹鋼微生物腐蝕新材料無疑具有重要的科學意義和應用價值。

發明內容

本發明在傳統油井管用馬氏體不銹鋼成分基礎上，復合添加適量Cu、Ga和稀土元素Ce，在滿足油井管用馬氏體不銹鋼其他性能前提下，賦予其耐微生物腐蝕性能。

本發明的技術方案是：

一種具有耐微生物腐蝕油井管用不銹鋼，其特征在于：按重量百分比計，該鋼的化學成分如下：

C：≤0.03；Si：0.1～0.3％；Mn：≤0.5％；Cr：12.0～14.0％；Ni：4.0～6.0；Mo：1.5～2.5％；Cu：1.0-2.0％；Ga：0.1-0.8％；Ce：0.1-0.2％；S≤0.02；P≤0.03％；余量為Fe及不可避免的雜質。

該鋼的化學成分還滿足：

Cu+Ga+Ce≥2％ (1)

其中，式(1)中各元素符號代入對應的元素含量(重量％)

式(1)的約束條件使得該鋼獲得更優良的耐微生物腐蝕性能。

所述耐微生物腐蝕油井管用不銹鋼化學成分還含有一種或一種以上的Nb、V、Ti、Al、B，每一種的重量百分比≤0.1％。

在本發明的耐微生物腐蝕油井管用不銹鋼的成分設計中，銅(Cu)、鎵(Ga)、鈰(Ce)是鋼中最重要的合金化元素，三者的復合加入能夠起到揚長避短的作用。

Cu是奧氏體形成元素，在馬氏體中的固溶度極小，加入適量的Cu在一定溫度范圍內時效可在馬氏體基體中析出納米富銅相粒子，這種納米富銅相粒子可起到強化、抗菌性和有利氫陷阱的作用，從而可使該鋼的強度、耐微生物腐蝕性能和抗應力腐蝕開裂性能大幅提升。但過量的Cu會造成鋼的熱加工性能惡化，使得該鋼在熱加工過程中容易開裂。因此，本發明中Cu的加入含量為1.0-2.0％。