本發(fā)明屬于無縫鋼管，具體涉及一種125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管及其生產(chǎn)方法。

背景技術：

1、隨著國際石油資源的日漸消耗，油氣的開采逐步向硬度更高、濕度更高、co2和h2s氣體更高的苛刻工況發(fā)展。石油套管在此環(huán)境服役時，除易發(fā)生電化學腐蝕，導致鋼管變薄、點蝕穿孔外，還可能引發(fā)各種氫損傷的失效事故。

2、由于材料成分設計和熱處理工藝設計的問題，鋼管的強度和耐蝕性存在一定的矛盾，目前各大鋼管廠，僅能成功生產(chǎn)強度等級為125ksi級的普通鋼管，如q125，和110ksi級的耐蝕鋼管，如c110等，未見生產(chǎn)125ksi級的耐蝕鋼管的消息。api5ct和各大石油廠家的企業(yè)規(guī)范中，耐蝕鋼管最高強度均為110ksi級，比較有代表性的有api標準的c110級鋼管、日本住友金屬的sm100s(s)和sm-c110、新日鐵的nt-110s(s)、歐洲v&m公司的vm-110s(s)、國內(nèi)天津鋼管集團股份有限公司的tp-110s(s)以及上海寶鋼的bg-110s(s)等。

3、現(xiàn)有c110的合金成分范圍設計為c：0.20~0.30％、mn：0.30~0.50％、p≤0.010％、s≤0.003％、cr：0.50~1.20％、mo：0.70~1.10％、v：0.05~0.10％、ni≤0.20％等，[h]≤1.5ppm、[o]+[n]≤120ppm、五害元素≤200ppm。該化學成分設計存在以下問題：

4、1、考慮了cr、mn等元素對高溫回火脆性的不良影響，故在成分設計中未敢更多的加入cr元素，導致鋼管強度無法滿足；

5、2、在耐蝕性上，一方面由于cr含量偏低，導致鐵素體電極電位偏低，耐蝕性不佳；另一方面，鋼中微合金碳化物數(shù)量偏少，導致氫致陷阱偏少，耐蝕性不佳。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管及其生產(chǎn)方法，所述無縫鋼管的力學性能優(yōu)異，同時具有良好耐蝕性，為125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管。

2、本發(fā)明采取的技術方案如下：

3、一種125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管，所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管包括如下質(zhì)量百分比的化學成分：c：0.20～0.25％、si：0.17～0.37％、mn：0.30～0.40％、p≤0.010％、s≤0.003％、cr：2.00～4.00％、w0.20-0.30%、v：0.10～0.20％、nb：0.010～0.030％、mo：050～0.70％、b：0.0005～0.0015％、al：0.020～0.040％、ti：0.015～0.025％、ca：0.0010～0.0020%、mg：0.0003～0.0005%，[h]≤1.5ppm、[o]+[n]≤120ppm，pb+sn+as+sb+bi≤200ppm，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。

4、所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管的金相組織為回火索氏體；晶粒度等級為8.5級。

5、所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管的屈服強度為130~160?ksi，抗拉強度為140~170?ksi，延伸率a≥23%；抗ssc性能優(yōu)良。

6、本發(fā)明還提供了所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：電爐煉鋼→lf精煉→vd真空處理→連鑄→加熱→軋制→精整→探傷→管坯加熱→熱穿孔→軋管→定徑→穿水冷卻→熱處理→精整→探傷。

7、所述熱處理包括淬火和回火步驟；

8、所述淬火的方法為：在500-680℃保溫2.5~3.5h，此過程中從鋼中充分析出彌散的10-20nm的碳氮化物質(zhì)點，該質(zhì)點后續(xù)可通過釘扎晶界，抑制鋼管高溫加熱時晶粒的粗化；然后升溫至855~865℃保溫2.5~3.5h，最后進行水淬；

9、所述回火的方法為在650-680℃保溫8-12h，確保鋼中的碳化物充分析出，同時使淬火形成的高密度亞晶位錯消除，改善鋼管的耐蝕性能。

10、進一步地，管坯在1200-1260℃加熱5~10h進行熱穿孔；軋管后鋼管的表面溫度控制在800-850℃。

11、所述穿水冷卻使鋼管表面溫度以10-15℃/s的冷卻速度冷卻至500℃以下，確保鋼管碳氮化物不在高溫大尺寸析出。

12、進一步地，所述lf精煉步驟中，頂渣終渣成分為cao?50%-60%，al2o3?15%-25%，sio24%-8%，caf2?3%-10%，mgo?5-8%。

13、所述vd真空處理步驟中，vd高真空度≤67pa，高真空保持時間≥15min，軟吹時間≥15min，去除鋼水中的h在1.2ppm以內(nèi)，依次喂入鋁線、硅鈣線、鎂線、硼鐵。

14、所述加熱步驟中，為保證碳氮化物充分的固溶，控制預熱段溫度＜900℃，鋼坯進行預熱能夠減小鋼坯開裂的風險，時間＞1.05h；加熱i段溫度900-1100℃，時間≥1.0h；加熱ii段溫度1200-1260℃，時間≥4h；均熱段溫度1200-1260℃，時間≥5h；總加熱時間≥11.0h。通過兩段加熱及一段均熱，使圓坯內(nèi)外溫度均勻，并使鋼中的碳氮化物形成元素充分固溶。

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明提供的125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管，在現(xiàn)有的c110級耐蝕油井管的化學成分基礎上，通過降低mo含量降低成本，提高cr含量，并通過增加元素ti來固化鋼中的n含量，增加鋼中游離b含量，從而提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，并改變其連續(xù)冷卻曲線形狀，提高鋼材的淬透性。

17、同時增加v和ti含量，通過對鋼管加熱溫度、軋制變形及軋后冷卻速度的控制，充分固溶鋼中的微合金元素。這些固溶在鋼管中的合金元素，在鋼管淬火熱處理過程中，通過分段加熱的方式，使釩的微合金化合物充分析出，釘扎晶界，減少晶粒的粗化程度，從而改善鋼管的強度。

18、通過加入0.20-0.30%的w，0.10～0.20％的v含量，抑制雜質(zhì)元素（如sb、sn、p等）向原奧氏體晶界的偏聚，使雜質(zhì)元素在晶內(nèi)產(chǎn)生沉淀相，極大的改善鋼材的抗回火脆性。同時，w和v還可提高鋼材的鋼回火性能，可以保證鋼管能在較高溫度回火，減少變形晶粒的數(shù)量和位錯密度，在改善鋼材的塑性情況下，同步提高鋼管的耐蝕性能。

19、通過加入0.0010～0.0020%的ca和0.0003～0.0005%的mg，通過鈣鎂復合處理，生成尺寸細小且彌散分布的mns-cas-mgo(-al2o3-cao)復合夾雜物，這些復合夾雜物相較于條狀的硫化物夾雜，可改善mns夾雜物的不可逆氫陷阱，改善鋼材的氫脆敏感性，提高鋼管的耐蝕性能。

技術特征：

1.一種125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管，其特征在于，所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管包括如下質(zhì)量百分比的化學成分：c：0.20～0.25％、si：0.17～0.37％、mn：0.30～0.40％、p≤0.010％、s≤0.003％、cr：2.00～4.00％、w0.20-0.30%、v：0.10～0.20％、nb：0.010～0.030％、mo：050～0.70％、b：0.0005～0.00015％、al：0.020～0.040％、ti：0.015～0.025％、ca：0.0010～0.0020%、mg：0.0003～0.0005%，[h]≤1.5ppm、[o]+[n]≤120ppm，pb+sn+as+sb+bi≤200ppm，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權利要求1所述的125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管，其特征在于，所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管的金相組織為回火索氏體；晶粒度等級為8.5級。

3.根據(jù)權利要求1所述的125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管，其特征在于，所述125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管的屈服強度為130~160?ksi，抗拉強度為140~170?ksi，延伸率a≥23%；抗ssc性能優(yōu)良。

4.如權利要求1-3任意一項所述的125ksi級高強耐腐蝕無縫鋼管的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述生產(chǎn)方法包括以下步驟：電爐煉鋼→lf精煉→vd真空處理→連鑄→加熱→軋制→精整→探傷→管坯加熱→熱穿孔→軋管→定徑→穿水冷卻→熱處理→精整→探傷。

5.根據(jù)權利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熱處理包括淬火和回火步驟；

6.根據(jù)權利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，管坯在1200-1260℃加熱5~10h進行熱穿孔；軋管后鋼管的表面溫度控制在800-850℃。

7.根據(jù)權利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述穿水冷卻使鋼管表面溫度以10-15℃/s的冷卻速度冷卻至500℃以下。

8.根據(jù)權利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述lf精煉步驟中，頂渣終渣成分為cao?50%-60%，al2o3?15%-25%，sio2?4%-8%，caf2?3%-10%，mgo?5-8%。

9.根據(jù)權利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述vd真空處理步驟中，vd高真空度≤67pa，高真空保持時間≥15min，軟吹時間≥15min，去除鋼水中的h在1.2ppm以內(nèi)，依次喂入鋁線、硅鈣線、鎂線、硼鐵。

10.根據(jù)權利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述加熱步驟中，預熱段溫度＜900℃，均熱段溫度1200-1260℃。

技術總結
本發(fā)明公開了一種125KSi級高強耐腐蝕無縫鋼管及其生產(chǎn)方法，屬于無縫鋼管技術領域，所述125KSi級高強耐腐蝕無縫鋼管的主要化學成分及重量百分比如下：C0.20～0.25％、Si0.17～0.37％、Mn0.30～0.40％、Cr2.00～4.00％、W0.20?0.30%、V0.10～0.20％、Nb0.010～0.030％、Mo050～0.70％、B0.0005～0.0015％、Al0.020～0.040％、Ti0.015～0.025％、Ca0.0010～0.0020%、Mg0.0003～0.0005%，所述無縫鋼管的力學性能優(yōu)異，同時具有良好耐蝕性，為125KSi級高強耐腐蝕無縫鋼管。

技術研發(fā)人員：俞杰,江宏亮,張新文,印衛(wèi)
受保護的技術使用者：江蘇聯(lián)峰能源裝備有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9