[其他]抗硫化氫油氣田鉆材新鋼種

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87107966
• 申請(qǐng)日: 1987-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN87107966A
• 公開（公告）日: 1988-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲海山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明工學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C38/28
• 分類號(hào): C22C38/28
• 代理公司: 云南省專利事務(wù)所
• 代理人: 程韻波

Pu-1抗硫化氫油氣田鉆材新鋼種是一種金屬材料，主要通過成份設(shè)計(jì)、冶煉及熱處理工藝而得。

在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，金屬材料在使用中呈現(xiàn)環(huán)境脆化的現(xiàn)象日益增多，鋼材在潮濕的硫化氫介質(zhì)中發(fā)生的應(yīng)力腐蝕破壞是一個(gè)明顯例子。在我國迅速發(fā)展的石油和天然氣開采中，也遇到了硫化氫應(yīng)力腐蝕破壞問題，井中潮濕的硫化氫氣體與鋼材表面發(fā)生腐蝕反應(yīng)而生成活潑氫原子滲入鋼材內(nèi)部，使鋼材脆化而突然斷裂。研究抗硫化氫應(yīng)力腐蝕鉆材用鋼是我國石油開發(fā)中一項(xiàng)急待解決的問題。

七十年代世界各國油氣井開發(fā)條件開始改變，鉆采6000至7000米或更深的井所占比例越來越大。在酸性油氣田中，深井和超深井的主要障礙是壓力、硫化氫介質(zhì)腐蝕和溫度。而油管是固定在井口懸掛在井中的主要設(shè)備，井越深其長(zhǎng)度越長(zhǎng)，自重隨之增加，扭力越大，加上高壓、腐蝕及溫度，因此研究超深油管自然要從強(qiáng)度、塑性、韌性和抗硫化氫腐蝕幾個(gè)方面去綜合考慮。

本發(fā)明的目的是研究一種性能是瞄準(zhǔn)美國共和鋼鐵公司和加拿大曼13斯曼鋼鐵廠所研究的高強(qiáng)度抗硫化氫鋼種的性能指標(biāo)，通過成份設(shè)計(jì)、冶煉及熱處理工藝而得的新鋼種，以填補(bǔ)我國在這方面的空白。

本發(fā)明主要通過成份設(shè)計(jì)、冶煉、澆注與頂管及熱處理工序而得。

一、要得到高強(qiáng)度、高韌性的綜合力學(xué)性能和良好的抗硫化氫腐蝕性能必須從選擇合金原素入手，對(duì)合金元素的選擇和量的控制的目的是有意識(shí)的去改變鋼的基本相組織-鐵素體和碳化物的性質(zhì)。即讓合金碳化物彌散分布在鐵素體基體上，使鐵素體強(qiáng)度增加，加入上封閉型元素，選用一定的熱處理規(guī)范獲得高溫回火索氏體。這種組織熱力學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定;從而達(dá)到抗硫化氫性能最佳的效果。

在一定的合金范圍內(nèi)和調(diào)質(zhì)熱處理?xiàng)l件下，當(dāng)前已被多數(shù)人公認(rèn)的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕破裂性能的原素有鉻、鉬、釩、鈦、鈮、硼、鋁。鉻、鉬能提高鋼的淬透性、增加鋼的強(qiáng)度、鉻量在1.0%左右對(duì)抑制硫化氫滯后破壞起很大作用，鉬量在0.5%以內(nèi)對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的抗硫化氫腐蝕也是有益的。加入適量的釩、鈦、鈮、硼，鋁利用這些元素的沉淀強(qiáng)化、晶粒細(xì)化強(qiáng)化和增加鋼淬火后的回火穩(wěn)定性等作用，來保證高強(qiáng)度鋼的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕能力。若本鋼種要推廣為結(jié)構(gòu)鋼使用可以將鋁量控制在小于或等于0.5%，碳量控制在小于或等于0.25%。本發(fā)明的成份設(shè)計(jì)如下：碳（C）0.27～0.35%，硅（Si）0.2～0.35%，錳（Mn）0.45～0.65%，鉻（Cr）0.9～1.2%，鉬（M_O）0.3～0.7%，釩（V）0.05～0.15%，鈦（Ti）0.06～0.12%，鋁（Al）0.4～0.75%，硫，磷（S，P）小于或等于0.035%，其余為廢鋼。

二、Pu-1鉆材是采用與普通低合金無縫鋼管生產(chǎn)相同的工藝和設(shè)備進(jìn)行。主要有扒補(bǔ)爐，裝料、熔化，精煉、澆注與頂管及熱處理工藝工序。

三、在頂管工藝中按所提供的管壞頂出相應(yīng)尺寸的無縫鋼管，然后在連續(xù)調(diào)質(zhì)機(jī)上進(jìn)行熱處理。熱處理規(guī)范如下式表示：

89℃～920℃×30+680℃～720℃×120

上式的意思是把無縫鋼管加熱到890℃～920℃保溫30分鐘立即進(jìn)行水淬，之后再加熱到680℃～720℃保溫2小時(shí)后空冷。

熱處理工藝之后即得本發(fā)明指的鉆材新鋼種，稱之為30Cr M_OVTiAl。

本新鋼種性能與國內(nèi)外一些廠家相比的指標(biāo)列如下表：

在2300～3000百分之一濃度（PPM）溶液里恒應(yīng)力（屈服強(qiáng)度б_s×80%）作用，斷裂時(shí)間大于720小時(shí)（試樣尺寸為直徑5毫米）

實(shí)施例一：

化學(xué)成份設(shè)計(jì)為碳（C）0.34%，硅（Si）0.28%、錳（Mn）0.53%，磷（P）0.021%，硫（S）0.033%，鉻（Cr）1.11%，鉬（M_O）0.23%，釩（V）0.105%，鈦（Ti）0.098%，鋁（Al）0.775%。

采用工頻堿性爐冶煉。

熱處理規(guī)范為900℃×30′水+690℃×120′回，即把鋼管加熱到900℃，保溫30分鐘，立即進(jìn)行水淬，隨后加熱到690℃保溫120分鐘后空冷。