油井用高強度不銹鋼無縫鋼管及其制造方法技術

以質量％計，以滿足-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≥13.0的方式含有C：0.05％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.15～1.0％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：15.5～17.5％、Ni：3.0～6.0％、Mo：1.5～5.0％、Cu：4.0％以下、W：0.1～2.5％、N：0.15％以下。由此，能夠制造在達到200℃的高溫且含有CO2、Cl-的高溫環境下具有優良的耐二氧化碳腐蝕性、在進一步含有H2S的腐蝕環境下兼具優良的耐硫化物應力開裂性、優良的耐硫化物應力腐蝕開裂性的具有優良的耐腐蝕性的高強度不銹鋼無縫鋼管。另外，還可以含有V、和/或、Al、和/或、選自Nb、Ti、Zr、B中的一種或兩種以上、和/或、選自REM、Ca、Sn中的一種或兩種。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】油井用高強度不銹鋼無縫鋼管及其制造方法
本專利技術涉及適合用于原油或者天然氣的油井(oilwell)、氣井(gaswell)等的高強度不銹鋼無縫鋼管(high-strengthstainlesssteelseamlesstubeorpipeforOilCountryTubularGoods)。特別是涉及在含有二氧化碳(CO2)及氯離子(Cl-)且高溫的極其嚴苛的腐蝕環境下(atcorrosionenvironment)的耐二氧化碳腐蝕性(carbondioxidegascorrosionresistance)、以及在含有硫化氫(H2S)的環境中的高溫下的耐硫化物應力腐蝕開裂性(sulfidestresscorrosioncrackingresistance)(耐SCC性)和常溫下的耐硫化物應力開裂性(sulfidestresscrackingresistance)(耐SSC性)優良且適合作為油井用途的高強度不銹鋼無縫鋼管。需要說明的是，在此所述的“高強度”是指屈服強度為110ksi級的強度、即屈服強度為758MPa以上的強度。
技術介紹
近年來，從原油價格(oilprice)的高漲、在不久的將來可預料到的石油資源的枯竭(exhaustionofpetroleum)的觀點出發，正在積極地對以往未被探明的深度深的油田、處于含有硫化氫等的所謂酸性環境下(atsourenvironment)的嚴苛的腐蝕環境的油田、氣田等進行開發。這樣的油田、氣田通常深度極深，并且，其氣氛也形成高溫且含有CO2和Cl-、進而含有H2S的嚴苛的腐蝕環境。對于在這樣的環境下使用的油井用鋼管，要求具有高強度且兼具優良的耐腐蝕性(耐二氧化碳腐蝕性、耐硫化物應力腐蝕開裂性及耐硫化物應力開裂性)的材質。一直以來，在含有二氧化碳CO2及氯離子Cl-等的環境的油田、氣田中，作為開采中使用的油井管，多使用13％Cr馬氏體系不銹鋼管(martensiticstainlesssteelpipe)。此外，最近，減少了13Cr馬氏體系不銹鋼的C且增加了Ni、Mo等的成分體系的改良型(improvedversion)的13Cr馬氏體系不銹鋼的使用也在增加。例如，在專利文獻1中記載了改善了13％Cr馬氏體系不銹鋼(鋼管)的耐腐蝕性的改良型馬氏體系不銹鋼(鋼管)。專利文獻1中記載的不銹鋼(鋼管)為一種耐腐蝕性、耐硫化物應力腐蝕開裂性優良的馬氏體系不銹鋼，其具有在含有10～15％的Cr的馬氏體系不銹鋼的組成中將C限制為0.005～0.05％、復合添加Ni：4.0％以上、Cu：0.5～3％、進一步添加1.0～3.0％的Mo、再將Nieq調節至-10以上的組成，使組織(microstructure)由回火馬氏體相、馬氏體相及殘余奧氏體相(residualaustenitephase)構成，回火馬氏體相、馬氏體相的合計百分率為60～90％。由此，在濕潤二氧化碳環境(wetcarbondioxidegasenvironment)以及濕潤硫化氫環境(wethydrogensulfideenvironment)下的耐腐蝕性和耐硫化物應力腐蝕開裂性提高。另外，最近，正在進行在更高溫度(達到200℃的高溫)的腐蝕環境下的油井的開發。但是，專利文獻1中記載的技術中，存在在這樣的高溫的腐蝕環境下不能穩定地充分確保期望的耐腐蝕性的問題。因此，要求能夠在這樣的高溫下的腐蝕環境下使用的、耐腐蝕性及耐硫化物應力腐蝕開裂性優良的油井用鋼管，提出了各種馬氏體系不銹鋼管。例如，專利文獻2中記載了一種耐腐蝕性優良的高強度不銹鋼管，其具有如下組成：以質量％計含有C：0.005～0.05％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.2～1.8％、Cr：15.5～18％、Ni：1.5～5％、Mo：1～3.5％、V：0.02～0.2％、N：0.01～0.15％、O：0.006％以下，Cr、Ni、Mo、Cu、C滿足特定的關系式，而且，Cr、Mo、Si、C、Mn、Ni、Cu、N滿足特定的關系式，并且具有如下組織：以馬氏體相作為基相，含有以體積率計為10～60％的鐵素體相、或者進一步含有以體積率計為30％以下的奧氏體相。由此，能夠穩定地制造即使在含有CO2及Cl-的200℃以上的高溫的嚴苛的腐蝕環境下也具有充分的耐腐蝕性、高強度并且高韌性的油井用不銹鋼管。另外，專利文獻3中記載了高韌性且耐腐蝕性優良的油井用高強度不銹鋼管。在專利文獻3記載的技術中，制成如下鋼管，其具有如下組成：以質量％計含有C：0.04％以下、Si：0.50％以下、Mn：0.20～1.80％、Cr：15.5～17.5％、Ni：2.5～5.5％、V：0.20％以下、Mo：1.5～3.5％、W：0.50～3.0％、Al：0.05％以下、N：0.15％以下、O：0.006％以下，并且以Cr、Mo、W、C滿足特定的關系式、且Cr、Mo、W、Si、C、Mn、Cu、Ni、N滿足特定的關系式、而且Mo、W滿足特定的關系式的方式含有，并且具有如下組織：以馬氏體相作為基相，以體積率計含有10～50％的鐵素體相。由此，能夠穩定地制造即使在含有CO2、Cl-、進而含有H2S的高溫的嚴苛的腐蝕環境下也顯示出充分的耐腐蝕性的油井用高強度不銹鋼管。另外，專利文獻4中記載了耐硫化物應力開裂性和耐高溫二氧化碳腐蝕(high-temperaturecarbondioxidegascorrosionresistance)優良的高強度不銹鋼管。在專利文獻4記載的技術中，制成如下鋼管，其具有如下組成：以質量％計含有C：0.05％以下、Si：1.0％以下、Cr：超過16％且為18％以下、Mo：超過2％且為3％以下、Cu：1～3.5％、Ni：3％以上且低于5％、Al：0.001～0.1％，且在Mn：1％以下、N：0.05％以下的范圍內以Mn和N滿足特定的關系的方式含有，并且具有如下組織：以馬氏體相(martensitephase)作為主體，含有以體積率計為10～40％的鐵素體相(ferritephase)和以體積率計為10％以下的殘余γ相(residualaustenitephase)。由此，得到高強度、而且即使在200℃這樣的高溫的二氧化碳環境下也具有充分的耐腐蝕性、即使在環境氣體溫度(environmentalgastemperature)降低時也具有充分的耐硫化物應力開裂性的、耐腐蝕性優良的不銹鋼管。另外，專利文獻5中記載了一種油井用不銹鋼，其具有如下組成：以質量％計含有C：0.05％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.01～0.5％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Cr：超過16.0％且為18.0％以下、Ni：超過4.0％且為5.6％以下、Mo：1.6～4.0％、Cu：1.5～3.0％、Al：0.001～0.10％、N：0.050％以下，Cr、Cu、Ni、Mo滿足特定關系，而且(C+N)、Mn、Ni、Cu、(Cr+Mo)滿足特定關系，且具有如下組織：含有馬氏體相和以體積率計為10～40％的鐵素體相，鐵素體相自表面起在厚度方向上具有50μm的長度，與以10μm的間距(pitch)在200μm的范圍內排列成1列的多個虛擬線段(virtuallinesegment)交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種油井用高強度不銹鋼無縫鋼管，其特征在于，具有如下組成：以質量％計，以使C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N滿足下述(1)式、進一步使Cu、Mo、W滿足下述(2)式、進一步使Cu、Mo、W、Cr、Ni滿足下述(3)式的方式進行調節而含有C：0.05％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.15～1.0％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：15.5～17.5％、Ni：3.0～6.0％、Mo：1.5～5.0％、Cu：4.0％以下、W：0.1～2.5％、N：0.15％以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成，?5.9×(7.82+27C?0.91Si+0.21Mn?0.9Cr+Ni?1.1Mo+0.2Cu+11N)≥13.0??…(1)Cu+Mo+0.5W≥5.8??…(2)Cu+Mo+W+Cr+2Ni≤34.5??…(3)在此，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、W為各元素的質量％含量。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.12.21 JP 2012-278815;2013.10.30 JP 2013-225191.一種油井用高強度不銹鋼無縫鋼管，其特征在于，具有如下組成：以質量％計，以使C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N滿足下述(1)式、進一步使Cu、Mo、W滿足下述(2)式、進一步使Cu、Mo、W、Cr、Ni滿足下述(3)式的方式進行調節而含有C：0.05％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.15～1.0％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：15.5～17.5％、Ni：3.0～6.0％、Mo：1.5～5.0％、Cu：4.0％以下、W：0.1～2.5％、N：0.15％以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成，-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≥13.0…(1)Cu+Mo+0.5W≥5.8…(2)Cu+Mo+W+Cr+2Ni≤31…(3)在此，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、W為各元素的質量％含量。2.一種油井用高強度不銹鋼無縫鋼管，其特征在于，具有如下組成：以質量％計，以使C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N滿足下述(1)式、進一步使Cu、Mo、W滿足下述(2)式、進一步使Cu、Mo、W、Cr、Ni滿足下述(4)式的方式進行調節而含有C：0.05％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.15～1.0％、P：0.030％以下、S：0.005％以下、Cr：15.5～17.5％、Ni：3.0～6.0％、Mo：1.5～5.0％、Cu：3.5％以下、W：2.5％以下、N：0.15％以下，余量由Fe和不可避免的雜質構成，-5.9×(7.82+27C-0.91Si+0.21Mn-0.9Cr+Ni-1.1Mo+0.2Cu+11N)≥13.0…(1)Cu+Mo+0.5W≥5.8…(2)Cu+Mo+W+Cr+2Ni≤31…(4)在此，C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、W為各元素的質量％含量。3.如權利要求1所述的油井用高強度不銹鋼無縫鋼管，其特征在于，在所述組成的基礎上，以質量％計，還含有下述A～D組中的至少一組，A組：V：0.02～0.20％；B組：Al：0.10％以下；C組：選自Nb：0.02～0.50％、Ti：0.02～0.16％、Zr：0.50％以下、B：0.0030％以下中的一種或兩種以上；D組：選自REM：0.005％以下、Ca：0.005％以下、Sn：0.20％以下中的一種或兩種以上。4.如權利要求2所述的油井用高強度不銹鋼無縫鋼管，其特征在于，在所述組成的基礎上，以質量％計，還含有下述A～D組中的至少一組，A組：V：0.02～0.20％；B組：Al：0.10％以下；C組：選自Nb：0.02～0.50％、Ti：0.02～0.16％、Zr：0.50％以下、B：0.0030％以下中的一種或兩種以上；D組：選自REM：0.005％以下、Ca：0.005％以下、Sn：0.20％以下中的一種或兩種以上。5.如權利要求1～4中任一項所述的油井用高強度不銹...

【專利技術屬性】
技術研發人員：江口健一郎，石黑康英，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP