油井用高強度不銹鋼和油井用高強度不銹鋼管制造技術

本發明專利技術提供油井用高強度不銹鋼和油井用高強度不銹鋼管。該油井用高強度不銹鋼具有在高溫環境下優良的耐腐蝕性，具有在常溫下優良的耐SSC性，具有比13％Cr鋼優良的加工性。本發明專利技術的油井用高強度不銹鋼具有以下的化學組成和以下的組織；上述化學組成為：按質量％計含有C：0.05％以下、Si：1.0％以下、Mn：0.3％以下、P：0.05％以下、S：小于0.002％、Cr：大于16％且小于等于18％、Mo：1.5％～3.0％、Cu：1.0％～3.5％、Ni：3.5％～6.5％、Al：0.001％～0.1％、N：0.025％以下、O：0.01％以下，剩余部分由Fe和雜質構成；上述組織含有馬氏體相、體積率為10％～48.5％的鐵素體相、體積率為10％以下的殘留奧氏體相；該高強度不銹鋼具有758MPa以上的屈服強度和10％以上的均勻伸長率。

【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用不銹鋼和油井用不銹鋼管，更詳細地講涉及在高溫的油井環境、氣井環境(以下稱作高溫環境)中使用的油井用不銹鋼和油井用不銹鋼管。
技術介紹
在本說明書中，將油井和氣井統稱作“油井”。因而，在本說明書中，“油井用不銹鋼”包含油井用不銹鋼和氣井用不銹鋼。另外，“油井用不銹鋼管”包含油井用不銹鋼管和氣井用不銹鋼管。另外，在本說明書中，“高溫”是指150°C以上的溫度的意思。另外，在本 說明書中，與元素相關的“ ％ ”在沒有特別通知的情況下是指“質量％ ”的意思。近來，對深層油井進行了開發。深層油井具有高溫環境。高溫環境含有ニ氧化碳、或者ニ氧化碳和硫化氫氣體。這些氣體是腐蝕性氣體。以往的油井環境含有ニ氧化碳(C02)、氯離子(CD。因此，在以往的油井環境中，使用耐ニ氧化碳腐蝕性優良的、含有13%的Cr的馬氏體類不銹鋼(以下稱作13% Cr鋼)。但是，在上述深層油井中使用的油井用鋼要求比13% Cr鋼高的強度和高的耐腐蝕性。雙相不銹鋼具有較高的Cr含有率，具有比13% Cr鋼高的強度和高的耐腐蝕性。雙相不銹鋼例如是含有22%的Cr的22% Cr鋼、含有25%的Cr的25% Cr鋼。但是，雙相不鎊鋼昂貴。日本特開2002 — 4009號公報(專利文獻I)、日本特開2005 — 336595號公報(專利文獻2)、日本特開2006 — 16637號公報(專利文獻3)、日本特開2007 — 332442號公報(專利文獻4)、日本特開2006 — 307287號公報(專利文獻5)、日本特開2007 — 169776號公報(專利文獻6)和日本特開2007 — 332431號公報(專利文獻7)提出了具有比13% Cr鋼高的強度和高的耐腐蝕性、與上述雙相不銹鋼不同的其他鋼。這些文獻所公開的不銹鋼含有15% 18%的Cr。具體地講，專利文獻I (日本特開2002 — 4009號公報)提出了具有860MPa以上的屈服強度、且在150°C的環境下具有耐ニ氧化碳腐蝕性的油井用高強度馬氏體類不銹鋼。該文獻的不銹鋼具有含有Cr :11.0% 17. 0%和Ni :2. 0% 7.0%、并且滿足Cr + Mo +O. 3Si 一 40C 一 ION -Ni-0. 3Mn彡10的化學組成。該文獻的馬氏體類不銹鋼還具有含有10%以下的殘留奧氏體的回火馬氏體組織。專利文獻2 (日本特開2005 — 336595號公報)提出了具有高強度、在230°C的環境下具有耐ニ氧化碳腐蝕性的不銹鋼管。該文獻的不銹鋼管的化學組成含有Cr 15. 5% 18%、Ni 1. 5% 5%、Mo :1% 3. 5%，滿足 Cr + O. 65Ν + O. 6Mo + O. 55Cu —20C 彡 19. 5，滿足 Cr + Mo + O. 3Si — 43. 5C — O. 4Mn - Ni - O. 3Cu — 9N 彡 11. 5。該文獻的不銹鋼管的組織含有10% 60%的鐵素體相和30%以下的奧氏體相，剰余部分是馬氏體相。專利文獻3 (日本特開2006 — 16637號公報)提出了具有高強度、在超過170°C的環境下具有耐ニ氧化碳腐蝕性的不銹鋼管。該文獻的不銹鋼管的化學組成按質量％計含有Cr 15. 5% 18. 5%,Ni :1. 5% 5%，滿足Cr + O. 65Ν + O. 6Mo + O. 55Cu — 20C 彡 18. O,滿足 Cr + Mo + O. 3Si — 43. 5C — O. 4Mn — Ni — O. 3Cu — 9N 彡 11. 5。該文獻的不銹鋼管的組織既可以含有奧氏體相，也可以不含有奧氏體相。專利文獻4 (日本特開2007 - 332442號公報)提出了具有965MPa以上的高強度、在超過170°C的環境下具有耐二氧化碳腐蝕性的不銹鋼管。該文獻的不銹鋼管的化學組成按質量％計含有 Cr :14· 0% 18. 0%、Ni :5· 0% 8· 0%、Mo :1· 5% 3. 5%、Cu :0· 5% 3.5%，滿足Cr + 2Ni + I. IMo + O. 7Cu彡32. 5。該文獻的不銹鋼管的組織含有3% 15%的奧氏體相，剩余部分是馬氏體相。專利文獻5 (日本特開2006 — 307287號公報)、專利文獻6 (日本特開2007 —169776號公報)和專利文獻7 (日本特開2007 — 332431號公報)公開了按質量％計含有多于15%的Cr的不銹鋼管。這些文獻的不銹鋼管在埋設于油井中之后擴管。為了提高擴管 性，這些文獻的不銹鋼的奧氏體比率較高。具體地講這些文獻的不銹鋼的奧氏體比率大于20%。或者，奧氏體相對于回火馬氏體的比率為O. 25以上。這些文獻的不銹鋼的屈服強度在大多情況下為750MPa以下。如上所述，專利文獻I 專利文獻7所公開的不銹鋼含有多于13%的Cr，含有Ni、Mo、Cu等合金元素。因此，不銹鋼在高溫環境下具有耐二氧化碳腐蝕性。但是，上述專利文獻I 專利文獻7所公開的不銹鋼在高溫環境下被施加了應力的情況下有時產生裂紋。深層油井的井深度較深。因此，在深層油井的高溫環境下使用的油井管的長度和重量增加。因而，深層油井用的不銹鋼要求高強度，具體地講是要求758MPa以上的屈服強度。在本說明書中，“屈服強度”是指O. 2%殘余變形屈服強度的意思。另外，758MPa以上的屈服強度相當于IlOksi級(屈服強度為758MPa 862MPa)以上。并且，在深層油井的高溫環境下使用的不銹鋼要求高溫下的優良的耐腐蝕性。在本說明書中，耐腐蝕性優良的意思是指高溫環境下的不銹鋼的腐蝕速度小于O. Ig/(m2-hr),而且耐應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking)性優良。以后將應力腐蝕裂紋稱作“ SCC”。并且，在深層油井的高溫環境下使用的不銹鋼要求在常溫下優良的耐硫化物應力腐蝕裂紋(Sulfide Stress Corrosion Cracking)性。以后將硫化物應力腐蝕裂紋稱作“SSC”。自高溫環境的油井生產出的流體(原油或者氣體)在油井管內流動。在流體的生產因某種原因而停止時，配置在地表附近的油井管內的流體溫度降低至常溫。在與常溫流體接觸的油井管中有可能產生SSC。因而，油井用不銹鋼不僅要求高溫下的耐SCC性，也要求常溫下的耐SCC性。并且，為了與其他的油井管結合，對油井管的端部實施螺紋切削加工。螺紋切削加工將油井管的管端擴管或者縮徑。因而，油井用不銹鋼管要求優良的加工性。以往的13%Cr鋼的加工性通常較低，管端加工困難。
技術實現思路
鑒于上述問題，本專利技術的目的在于提供一種具有以下特性的油井用高強度不銹鋼。·具有在高溫環境下優良的耐腐蝕性。·具有在常溫下優良的耐SSC性。·具有758MPa以上的屈服強度。·具有比13% Cr鋼優良的加工性。本專利技術的高強度不銹鋼具有以下的化學組成和以下的組織；上述化學組成為按質量％計含有C 0. 05%以下、Si :I. 0%以下、Mn :0· 3%以下、P 0. 05%以下、S :小于 O. 002%, Cr :大于 16%且小于等于 18%、Mo :1· 5% 3. 0%、Cu :1· 0% 3. 5%、Ni 3.5% 6. 5%, Al本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大江太郎，天谷尚，高部秀樹，近藤邦夫，乙咩陽平，
申請(專利權)人：住友金屬工業株式會社，
類型：
國別省市：