一种含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工领域，具体涉及一种含稀土耐硫化氢腐 蚀高抗挤毁石油套管及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 处于岩盐层、泥岩层、膏岩层等高地层压力状况下的油井，经常会发生套管被挤毁 的失效事故。同时，原油中所含的硫化氢气体也会对套管造成强烈的腐蚀性破坏，这两种破 坏形式均给油田生产带来巨大的经济损失，为适应这种特殊地质工况条件对石油套管的苛 刻要求，特开发一种含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管。
[0003] 专利【申请号】201310111616. 1 "一种耐蚀高抗挤毁石油套管及其生产方法"，其存 在以下问题和缺点：由于钢中含有贵重元素Ni、V、Nb、Ti和B，生产成本相对较高、生产工艺 相对复杂、生产难度相对较大；
[0004] 专利【申请号】200710037599. 6 "高抗挤毁和耐硫化氢腐蚀低合金石油套管及其生 产方法"，其存在以下问题和缺点：由于钢中含有贵重元素Ni、Cu、V和Nb，且贵重元素Mo含 量相对较高，生产成本相对较高、生产工艺相对复杂、生产难度相对较大。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种生产成本相对较低、强韧性能匹配相对较高、组织均匀 细小、残余应力相对较低、耐硫化氢应力腐蚀性能高、受挤压而不易毁损的含稀土耐硫化氢 腐蚀高抗挤毁石油套管及其生产方法。
[0006] 为达以上目的，本发明一种含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管，所述石油套 管化学成分按重量百分比含量分别为：C0. 12-0. 20%;Si0. 10-0. 30%;Mn1. 20-1. 50% ; P彡 0? 015%;S彡 0? 005%;Cr1. 20-1. 50%;Mo0? 20-0. 40% ;A1 0? 01-0. 03% ;稀土元素 RE0.0005-0. 0100%;Cu< 0. 10%;余量为基体Fe;其中稀土元素RE组分为：67%的Ce和 33 %的La制成。
[0007] 其中所述含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管，其包括以下重量份的组分制备 而成：
[0008] 高炉铁水：90份；
[0009] 废钢：10 份；
[0010] 预脱氧合金：3. 5-4. 5份；
[0011] 铝铁合金：〇? 03-0. 10 份；
[0012] 白灰块：0.2份；
[0013] 钥铁合金：0? 36-0. 72 份；
[0014] 稀土丝：0.02 份；
[0015] 硅钙线：0.06份；
[0016] 其中所述稀土丝由稀土元素RE组分为67%的Ce和33%的La制成。
[0017] 其中所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金两种或两种以上任意比 例的混合物。
[0018] -种生产所述含稀土耐硫化氢腐蚀高抗挤毁石油套管的方法，包括如下步骤：
[0019] (1)高炉铁水预处理：将所述高炉铁水中S含量降低到重量百分比0.010%以下；
[0020] (2)顶底复吹转炉冶炼：将所述处理后的高炉铁水和所述废钢加入顶底复吹转炉 冶炼，出钢过程中采用所述预脱氧合金进行预脱氧合金化，终脱氧采用铝铁合金进行有铝 脱氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入所述白灰块；
[0021](3)LF炉精炼：将步骤（2)冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用从低 级数到高级数逐渐提高升温速度的方式将温度从1530°C升至1620°C;采用造白渣操作并加 入所述钥铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入所述稀土丝；
[0022] (4)VD真空处理：真空处理的真空度彡0?lOKPa，深真空时间彡13分钟后，喂入所 述硅钙丝，喂丝后进行10-15分钟软吹氩气；
[0023] (5)圆坯连铸：采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度彡30°C 进行圆坯连铸：铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯；
[0024] (6)之后进行管坯加热、穿孔、连轧管、定径、冷却、锯切、热处理、矫直、探伤、车丝 扣，其中热处理工艺为 ：890±10°C保温30~50min进行水淬，680±20°C保温60~80min 进行空冷；回火后执行带温矫直，矫直温度> 500°C;然后对钢管逐支进行探伤检测，合格者 在两端进行车丝扣加工。
[0025] 钢种成分设计依据如下：
[0026] C是提高强度和淬透性最有效的元素之一，但为防止淬火变形及开裂，考虑套管耐 硫化氢腐蚀性能和冲击性能的要求，尽量提高Mn/C比，C含量控制在0. 12~0. 20%之间；
[0027] Si有脱氧的作用，但含量超过0. 30%时不利于抗硫化氢腐蚀，因此Si含量控制在 0? 10 ~0? 30%之间；
[0028] Mn有固溶强化的作用，可扩大奥氏体区、降低奥氏体向铁素体的转变温度，进而细 化铁素体晶粒、提高钢的强韧性，并可补偿低碳所造成的强度损失，但Mn含量过高会产生 偏析，容易产生对HIC裂纹敏感的MnS夹杂物，因此，将Mn含量控制在1. 20~1. 50%之间；
[0029] Cr能提高钢的强度和淬透性，并能在钢表面形成一层钝化膜，具有抗硫化氢腐 蚀和抗氧化能力，同时Cr可提高耐二氧化碳腐蚀，并能抑制S的吸附，因此添加1. 20~ 1. 50%的Cr;
[0030] Mo能增加淬透性、并能提高回火稳定性，同时还能在表面形成致密的钝化膜，具有 抗硫化氢腐蚀的能力，并可改善点腐蚀，因此加入0. 20~0. 40%的Mo;
[0031] P会造成微观偏析，容易导致淬火马氏体形成显微裂纹，成为氢的聚集源，因此，将 P含量控制在0.015%以下；
[0032] S含量的增加会显著增加HIC的敏感性，为了达到理想的抗硫化氢腐蚀效果，钢中 S含量应控制在0. 005%以下；
[0033] A1具有良好的脱氧能力，并可细化奥氏体晶粒，提_钢的耐腐蚀能力，将A1含量 控制在0.01~0.03%之间；
[0034] 加入RE元素能够起到净化钢液、改善非金属夹杂物形态、减少点腐蚀和强化晶界 等作用，从而取得提高钢材的冲击韧性和抗硫化氢腐蚀性能的效果。
[0035] 本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
[0036] ①由于本产品基本不含有贵重元素附、(：11、￥、他、11和8，且贵重元素此含量也相 对较低，因此生产成本相对较低、生产难度相对较小；
[0037] ②由于在500°C以上进行带温矫直，钢管的残余应力较低，残余应力：彡50MPa(采 用环切法）；
[0038] ③由于"含稀土元素的独特成分设计"结合成