125ksi钢级耐硫化氢应力腐蚀油井管的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油井用管的制造方法，尤其是一种125ksi钢级（屈服强度 多862MPa)高强度耐硫化氢应力腐蚀油井用管的制造方法。 现有技术
[0002] 由于许多油气储藏地质中含有H2S气体，油井管在油气勘探开采中容易产生H2S应 力腐蚀开裂（即SSC开裂），给油气开采及作用造成危害。针对H2S应力腐蚀开裂，国内外 相继开发出了多个钢级的抗硫化氢腐蚀油井管，如API规范中C90、T95、Cl 10以及IRP规范 中SS105等，但这些钢级都在IlOksi钢级以下，因为随着钢级的提高，材料强度随之升高， 材料的位错密度也大幅增加，导致更多的氢离子在位错上聚集，从而使硫化氢应力腐蚀开 裂敏感性急剧增大，因此生产高强度（尤其是大于IlOksi)抗硫化氢腐蚀的材料非常困难。
[0003] 然而，近些年国内外也开发出了一些达到或超过125ksi钢级的抗腐蚀油井管， 如 US20110315276A1、CN101724785A，这些发明虽然强度都达到了 125ksi (862MPa)，但它 们的抗硫化氢腐蚀性仍然有局限性，不是限制了硫化氢分压（US20110315276A中H2S分压 0. 003MPa，而NACE标准为0.1 MPa)，就是限制了腐蚀溶液（CN101724785A腐蚀液为B溶液， 而NACE标准为A溶液），这些限制大大降低了油井管的使用范围和使用安全性，因此必须 重新从化学成分和工艺过程上考虑，开发出具有更加优异的抗硫化氢腐蚀油井管的制造方 法，保证产品在含硫深井中的安全可靠使用。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目提供一种125ksi钢级抗硫化氢应力 腐蚀油井用管的制造方法，以利于使油井管具有862MPa(125ksi)以上的屈服强度，同时具 有通过在H2S分压0.1 MPa，标准A溶液，按85%实际屈服强度加载的NACE A法试验的耐硫 化氢腐蚀性能。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种125ksi钢级抗硫化氢应力腐蚀 油井用管的制造方法，
[0006] (1)成分设计按质量％为：0· 20 ~0· 40 % C、0 ~0· 70 % Μη、0· 4 ~1. 6 % Cr、 0. 6 ~1. 8 % Mo、0. 05 ~0. 20 % V、0. 02 ~0. 10 % Nb、0 ~0. 04 % Ti、0 ~0. 004 % B、 P彡0. 015%、S彡0. 003%，其余为Fe和不可避免的杂质，其中C、Mn、Cr、Mo成分含量满足 关系：0· 8 彡 2[C% ] + [Mn% ]彡 I. 1 和 2. 0 彡 I. 2[Cr% ] + [Mo% ]彡 2. 5 ;
[0007] (2)按上述成分根据产品规格通过冶炼、连铸成相应尺寸的圆坯，并乳制成无缝钢 管后，进行以下热处理：第一次淬火加热温度为[920+100([Cr% ]+1.2[Mo% ]-2)]±5°C， 保温时间10~30min，第一次回火加热温度为[620+100([Cr% ]+L 2[Mo% ]-2)] ±5°C，保 温时间30~60min ;第二次淬火，加热温度Ac3+30~50°C，保温时间15~40min，第二次 回火，加热温度670~740°C，保温时间40~90min，将钢管屈服强度控制在862~931MPa 内。
[0008] (3)经上述热处理后，管体具有862MPa(125ksi)以上的屈服强度，同时具有能通 过H2S分压0.1 MPa，标准A溶液，按85%实际屈服强度加载的NACE A法试验的耐硫化氢腐 蚀性能。
[0009] 本发明的效果是该方法通过化学成分和热处理工艺控制上的创新，成功解决了抗 H2S腐蚀油井管同时具有125ksi以上的高强度和通过标准NACE A法腐蚀试验的难题，可以 使125ksi高钢级抗腐蚀油井管在高含硫油气田中安全稳定使用。
【具体实施方式】
[0010] 结合实施例对本发明的125ksi钢级耐硫化氢应力腐蚀油井用管的制造方法加 以说明。
[0011] 本发明的125ksi钢级耐硫化氢应力腐蚀油井用管的制造方法化学成分的设计 按质量百分比为：0.20 ~0.40% C、0 ~0.70% Μη、0·4 ~1.6% Cr、0.6 ~1.8% Mo、 0· 05 ~0· 20 % V、0. 02 ~0· 10 % Nb、0 ~0· 04 % Ti、0 ~0· 004 % B、P 彡 0· 015 %、 S彡0.003 %，其余为Fe和不可避免的杂质，其中C、Mn、Cr、Mo成分含量满足关系： 0· 8 彡 2[C% ] + [Mn% ]彡 I. 1 和 2. 0 彡 I. 2[Cr% ] + [Mo% ]彡 2. 5。
[0012] 上述合金元素种类及含量（Wt% )的作用如下：
[0013] C :保证钢的强度，提高淬透性从而提高马氏体转变百分率；另外，提高C含量可增 加回火析出的碳化物数量，这些碳化物是很好的H陷阱；但过高的C含量不仅会使自己产生 偏析，也会大大增加 Mn和P的偏析，从而降低抗SSC性能。因此C含量适合在0. 20-0. 40 %。
[0014] Mn :提高钢的强度和淬透性，但Mn是易偏析元素，过多含量的Mn易与S、P在晶界 偏析，因此对抗SSC性能不利，对于本发明设计的Cr、Mo含量较高，足以保证钢的淬透性和 强度，因此Mn控制在0-0. 70% ;
[0015] Cr :提高强度和淬透性，提高抗腐蚀性能，但过高的Cr含量回火时会在晶界析出 大尺寸的Cr23C6碳化物，不利于抗H 2S应力腐蚀性能，因此将Cr控制在0. 4-1. 6%。
[0016] Mo :是重要的固溶强化和回火析出强化元素，而且提高钢的淬透性。Mo的碳化物 在高温回火时析出提高了回火抗力，因此要保证高强度和高回火温度就必须加入足够量的 Mo。另外，Mo还可以通过降低P的扩散系数来减轻P在晶界的偏析，但当Mo过高时，也会 形成粗大的碳化物不利于抗H2S应力腐蚀性能，因此将Mo控制在0. 6-1. 8%。
[0017] V :在调质钢中的作用是抑制回火软化，提高回火温度。在高温回火时析出VC碳化 物起到析出强化作用，因此即保证了钢在高温回火时降低了位错密度，提高抗SSC性能， 又能保证125ksi的高强度要求；但钢中的V超过一定上限值时抗SSC性能不再提高，因此 将V控制在0.05-0. 20%。
[0018] Nb :是细化晶粒元素。Nb形成细小的Nb(CN)可以使钢在热处理加热时阻止奥氏 体长大，从而可细化调质钢晶粒和亚结构（马氏体板条），同时晶粒细化还提高了钢的屈强 比，提高了抗SSC性能；当Nb过高时，在连铸时，凝固前沿会形成大块成堆儿的NbN而损害 钢的抗SSC性能，因此，Nb的含量应控制在0. 02-0. 10%。
[0019] Ti :同Nb-样可以推迟奥氏体再结晶因而可以细化晶粒；另外，还起到定N作用， 从而保证了酸溶B的百分率，因此一般与B元素一起使用；过高的Ti会形成5 μ m左右的四 方形TiN，这对抗SSC不利，因此Ti含量应控制在0-0. 04%。
[0020] B :微量的B可以显著提高钢的淬透性而不增加