油井管用鋼及其制造方法技術

一種油井管用鋼，其化學組成含有C、Si、Mn、Al、Mo、P、S、O、N以及余量的Fe和雜質，與α相的(211)晶面相當的晶面的半值寬度HW與化學組成中以質量％表示的碳含量滿足HW×C1/2≤0.38，化學組成中的以質量％表示的碳含量與鉬含量滿足C×Mo≥0.6，當量圓直徑為1nm以上且具有六方結構的M2C碳化物的個數為每平方微米5個以上，屈服強度為758MPa以上。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及油井管用鋼及其制造方法。更具體地涉及用于油井和氣井用的套管、油管等油井管的低合金油井管用鋼及其制造方法。本申請要求2012年6月20日在日本申請的日本特愿2012-138650號的優先權，將其內容援用至此。
技術介紹
由于油井或氣井(以下將油井和氣井簡單統稱為“油井”)的深井化，要求油井管的高強度化。以往，廣泛利用80ksi級(屈服強度80～95ksi，即551～654MPa)、95ksi級(屈服強度95～110ksi，即654～758MPa)的油井管。然而，最近開始利用110ksi級(屈服強度110～125ksi，即758～862MPa)的油井管。此外，最近開發的深井大多含有具有腐蝕性的硫化氫。因此，不僅要求油井管有高強度，而且還要求有硫化物應力開裂耐性(Sulfide?Stress?Cracking?Resistance：以下稱為SSC耐性)。作為以往的95～110ksi級的油井管的SSC耐性的改善對策，已知有將鋼清潔化或將鋼組織微細化的方法。例如，日本特開昭62-253720號公報提出了減低Mn、P等雜質元素而改善SSC耐性的方法。日本特開昭59-232220號公報提出了通過實施2次淬火處理而將晶粒微細化，從而改善SSC耐性的方法。應對油井管的高強度化的要求，最近提出了125ksi級(屈服強度862～965MPa)的油井管用鋼。然而，強度越高，硫化物應力開裂(SSC)越容易發生。因此，與以往的95ksi級、110ksi級的油井管用鋼相比，對于125ksi級以上的油井管用鋼要求進一步改善SSC耐性。日本特開平6-322478號公報、日本特開平8-311551號公報、日本特開平11-335731號公報、日本特開2000-178682號公報、日本特開2000-256783號公報、日本特開2000-297344號公報、日本特開2000-119798號公報、日本特開2005-350754號公報、日本特開2006-265657號公報、日本特開2000-313919號公報和國際公開第2007/007678號公報提出了高強度的油井管用鋼的SSC耐性的改善對策。日本特開平6-322478號公報提出了通過感應加熱熱處理將鋼組織微細化而改善125ksi級的鋼材的SSC耐性的方法。日本特開平8-311551號公報提出了利用直接淬火法來提高淬透性、提高回火溫度時，改善110ksi級～140ksi級的鋼管的SSC耐性的方法。日本特開平11-335731號公報通過調整為最適的合金成分來改善110ksi級～140ksi級的低合金鋼的SSC耐性的方法。日本特開2000-178682號公報、日本特開2000-256783號公報和日本特開2000-297344號公報提出了控制碳化物的形態來改善110ksi級～140ksi級的低合金油井管用鋼的SSC耐性的方法。日本特開2000-119798號公報提出了使微細的V碳化物大量析出而延緩110ksi級～125ksi級的鋼材的SSC的發生時間的方法。日本特開2005-350754號公報提出了將位錯密度和氫擴散系數控制為期望值，從而改善125ksi級以上的油井管的SSC耐性的方法。日本特開2006-265657號公報提出了通過大量含有C，且水冷時在400～600℃停止水冷，在400～600℃實施等溫相變熱處理(奧氏體等溫淬火處理)來生成貝氏體單相組織，從而改善125ksi級以上的油井管用鋼的SSC耐性的方法。日本特開2000-313919號公報和國際公開第2007/007678號公報公開了相比于以往的油井管用鋼通過提高Mo含量而改善鋼管的SSC耐性的方法。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開昭62-253720號公報專利文獻2：日本特開昭59-232220號公報專利文獻3：日本特開平6-322478號公報專利文獻4：日本特開平8-311551號公報專利文獻5：日本特開平11-335731號公報專利文獻6：日本特開2000-178682號公報專利文獻7：日本特開2000-256783號公報專利文獻8：日本特開2000-297344號公報專利文獻9：日本特開2000-119798號公報專利文獻10：日本特開2005-350754號公報專利文獻11：日本特開2006-265657號公報專利文獻12：日本特開2000-313919號公報專利文獻13：國際公開第2007/007678號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題如上所述，最近要求進一步提高110ksi級(屈服強度758MPa以上)或125ksi級以上(屈服強度862MPa以上)的油井管用鋼的SSC耐性。這是由于最近的油井和氣井含有大量的硫化氫。例如，日本特開2005-350754號公報和日本特開2006-265657號公報公開了屈服強度125ksi級的SSC耐性優異的油井管用鋼。然而，耐SSC評價試驗中利用的試驗浴均是0.1atm的硫化氫飽和的試驗浴。因此，對于高強度的油井管用鋼，在更高壓力的硫化氫飽和的試驗浴中也要求有優異的SSC耐性。另外，以往的具有110ksi級以上的屈服強度的油井管不適合利用于油管(tubing?pipe)。具有95ksi級以下的屈服強度的油井管利用于套管和油管。然而，對于屈服強度為110ksi級以上的油井管，被賦予缺口時的SSC耐性(硫化氫環境中的應力擴大系數KISSC值)變低。因此，直接暴露于生產流體的油管利用110ksi級以上的以往的油井管時，具有以潛在的缺陷或點蝕為起點發生SSC的可能性。因此，對于強度為110ksi級以上的油井管用鋼，還期望KISSC值較高，使得能夠利用于油管。本專利技術的目的是提供SSC耐性優異的低合金油井管用鋼。具體而言，其目的是提供具有110ksi級以上(758MPa以上)或125ksi級以上(862MPa以上)的屈服強度(0.2％彈性極限應力)且包括高壓硫化氫環境下的SSC耐性、被賦予缺口時的SSC耐性等在內的SSC耐性優異的低合金油井管用鋼。用于解決問題的方案本專利技術的要旨如下所述。(1)本專利技術的一個方式的低合金油井管用鋼如下：化學組成按質量％計為C：超過0.35％～1.00％、Si：0.05％～0.5％、Mn：0.05％～1.0％、Al：0.005％～0.10％、Mo：超過1.0％～10％、P：0.025％以下、S：0.010％以下、O：0.01％以下、N：0.03％以下、Cr：0％～2.0％、V：0％～0.30％本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種油井管用鋼，其特征在于，化學組成按質量％計為C：超過0.35％～1.00％、Si：0.05％～0.5％、Mn：0.05％～1.0％、Al：0.005％～0.10％、Mo：超過1.0％～10％、P：0.025％以下、S：0.010％以下、O：0.01％以下、N：0.03％以下、Cr：0％～2.0％、V：0％～0.30％、Nb：0％～0.1％、Ti：0％～0.1％、Zr：0％～0.1％、Ca：0％～0.01％、B：0％～0.003％、余量由Fe和雜質構成，將通過X射線衍射獲得的、與α相的(211)晶面相當的晶面的半值寬度以°為單位表示成HW時，所述半值寬度HW與所述化學組成中的以質量％表示的碳含量滿足下述的式1，所述化學組成中的以質量％表示的所述碳含量與鉬含量滿足下述的式2，當量圓直徑為1nm以上且具有六方結構的M2C碳化物的個數為每平方微米5個以上，屈服強度為758MPa以上，HW×C1/2≤0.38????(式1)C×Mo≥0.6????(式2)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.06.20 JP 2012-1386501.一種油井管用鋼，其特征在于，化學組成按質量％計為
C：超過0.35％～1.00％、
Si：0.05％～0.5％、
Mn：0.05％～1.0％、
Al：0.005％～0.10％、
Mo：超過1.0％～10％、
P：0.025％以下、
S：0.010％以下、
O：0.01％以下、
N：0.03％以下、
Cr：0％～2.0％、
V：0％～0.30％、
Nb：0％～0.1％、
Ti：0％～0.1％、
Zr：0％～0.1％、
Ca：0％～0.01％、
B：0％～0.003％、
余量由Fe和雜質構成，
將通過X射線衍射獲得的、與α相的(211)晶面相當的晶面的半值寬度
以°為單位表示成HW時，所述半值寬度HW與所述化學組成中的以質量％表
示的碳含量滿足下述的式1，
所述化學組成中的以質量％表示的所述碳含量與鉬含量滿足下述的式
2，
當量圓直徑為1nm以上且具有六方結構的M2C碳化物的個數為每平方微
米5個以上，
屈服強度為758MPa以上，
HW×C1/2≤0.38????(式1)
C×Mo≥0.6????(式2)。
2.根據權利要求1所述的油井管用鋼，其特征在于，所述化學組成按質
量％計含有Cr：0.1％～2.0％。
3.根據權利要求1或2所述的油井管用鋼，其特征在于，所述化學組成按
質量％計含有V：0.05％～0.30％。
4.根據權利要求1～3的任一項所述的油井管用鋼，其特征在于，所述化
學組成按質量％計含有Nb：0.002％～0.1％、Ti：0.002％～0.1％、Zr：0.002％～0.1％
中的至少一種。
5.根據權利要求1～4的任一項所述的油井管用鋼，其特征在于，所述化
學組成按質量％計含有Ca：0.0003％～0.01％。
6.根據權利要求1～5的任一項所述的油井管用鋼，其特征在于，所述化
學組成按質量％計含有B：0.0003％～0.003％。
7.一種油井管用鋼的制造方法，其特征在于，具備：
對鋼坯進行熱加工而獲得鋼材的熱加工工序，所述鋼坯的化學組成按質
量％計為
C：超過0.35％～1.00％、
Si：0.05％～0.5％、
Mn：0.05％～1.0％、
Al：0.005％～0.10％、
Mo：超過1.0％～10％、
P：0.025％以下、
S：0.010％以下、
O：0.01％以下、
N：0.03％以下、
Cr：0％～2.0％、
V：0％～0.30％、
Nb：0％～0....

【專利技術屬性】
技術研發人員：大村朋彥，荒井勇次，河野佳織，坂本明洋，岡村一男，山本憲司，近藤桂一，永橋浩二，妹尾昌尚，
申請(專利權)人：新日鐵住金株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP