天钢80ksi钢级抗硫抗挤毁石油套管钢的生产实践

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H I c ) 等 四 种 式 _ l I 。 而 化 物 应 力 腐 蚀 开 裂 ( s s c c ) 。 形 。 ” 硫 、

方面的研究工作。

和 氢致开 裂 ( HI C) 则 是管道 的主要失效 形式 。
1 8 一
(产 品 开 发 与 生 产 工 艺 优 化 )
3 . 2 . 1 . 2 冶炼 中后 期 的脱 P
对铸坯横截面酸浸低倍组织进行 了如下规定 :
中心 裂 纹 ≤1 . 5级 ; 中间裂 纹 ≤1 . 5级 ;缩 孔 ≤1 . 5
级; 中心疏 松 ≤1 . 5级 ; 皮 下裂 纹 和皮 下气 泡 分别 ≤ 1 . 0级 , 不 允许 存在 翻皮 、 白点 等缺 陷 。同时 对铸 坯 的椭 圆度 、 平 直度 、 表面 质量 等也 作 了相应 的规定 。
客户 反映 良好 。 2 前期 的技 术准 备工作 2 . 1 铜在 湿硫 化 氢腐蚀 环境 下的腐蚀 开裂
套管 、 油管及钻柱构件( 钻杆 、 钻铤 、 方钻杆等 )
统 称油 井管 。其 中套 管下 入井 中建 成井 眼 , 用 以防
止地层流体流动及地层挤毁井眼。 套管的寿命直接
决 定 了油井 的寿命 , 油 井 的寿命 又 决定 了油 田的寿
标准 0 . 0 0 6 0 0 . 0 0 0 2 0 . 0 0 3 0 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0
0 . 0 4 0
的强化脱磷。工艺要求前期炉渣碱度控制在 2 . 0 左
右, T F e含量 2 1 %~ 2 4 %, 温度在 1 3 7 0 ~ 1 4 2 0 o C, 倒 前期 渣 时间在 吹炼 3 0 0 s 左右。
I r o n a n d S t e e l C o m p a n y L i mi t e d ( T I S C O 1 d e v e l o p s 2 7 C r Mo r o u n d b i l l e t f o r 8 0 k s i g r a d e H2 S r e s i s t a n c e
天沣 幺 分
天钢 8 0 k s i 钢级抗硫抗挤毁石油套管钢的生产实践
张 玉 海
( 天津钢铁集 团有限公司炼钢厂, 天津 3 0 0 3 0 1 )
【 摘 要】 为满足市场对高强度高抗挤毁套管 的需求 ,天津钢铁集团有限公司开发了 8 0 k s i 钢级抗硫抗挤毁石油套
管钢 2 7 C r Mo 圆坯。介 绍了该石油套管钢的生产工艺路线 , 通过对钢中的磷硫 含量 、 全氧含量 、 五害元 素及气体含量
蚀和硫化物应力腐蚀开裂 。目 前一般认为湿硫化氢
引 起 的开 裂 有 氢鼓 泡 ( H B) 、 氢致开裂 ( HI C) 、 硫 化 物 应 力腐 蚀 开 裂 ( S S C C) 、 应 力 导 向氢 致 开 裂 ( s o 一
作 者 昙 简 介 : 张 玉 海 ( - 1 9 6 9 - 修 ) 千  ̄ 1 ] 氇 ' : 2 0 I 1 3 - T 0 4 - 2 . 0 士 蔓 f I 直 . 眭 铜 T 男, 天津人 , 工程 师 , 主要从事炼钢工艺
3 _ 2 - 2 钢 中硫 的控 制
3 . 2 . 2 . 1 铁 水 预处理 脱硫
在 2 7 C r M o圆坯 生产 过 程 中 ,我 们 的工 序 控制 重 点 如下 : 钢 中 的磷 硫 含 量 、 钢 中 的全 氧含 量 、 5害 元 素及气 体 含量 。
的控制 , 使圆坯产品实现了生产 。经检验 , 成 品石油套管的抗硫性能 和抗挤毁性能完全满足相关标准的要求 , 化学成 分稳定 , 铸坯质量 良好 。
【 关键 词 】 8 0 k s i 钢级 ; 抗硫 ; 抗挤毁 ; 石 油套 管 ; 钢
P r o d u c t i o n Pr a c t i c e o f Ro u n d Bi l l e t f o r 8 0 k s i Gr a d e H2 s Re s i s t a n c e a n d
根据 2 7 C r Mo钢 的 特 点 并 结 合 天 钢 工 艺 装 备 的实 际情况 , 生 产工 艺路 线设 计 如下 : 铁 水 预处 理一 顶 底 复 吹转 炉 L F钢包 精 炼一
V D真空脱气一圆坯连铸一 翻转冷床一铸坯缓冷一
铸 坯检 验一 入库
3 . 2 关 键 控 制 点
公式可以看出,影响套管抗挤毁强度的主要因素有 材料的屈服强度、 管体的残余应力 、 几何公称尺寸及 其偏差 。 套管材料的屈服强度越高 , 则套管的抗挤毁
强度 越高 ; 套 管 的不 圆度 越小 , 抗 挤 毁强 度越 高 ; 壁
准中规定 8 0 k s i 钢级套管抗挤毁强度 4 3 M P 。
Ant i -c o l l a p s e Oi l Ca s i ng i n TI SCo
Z HANG Yu- h a i
( S t e e l — ma k i n g P l a n t , T i a n j i n I r o n a n d S t e e l G r o u p C o m p a n y L i m i t e d , T i a n j i n 3 0 0 3 0 1 , C h i n a )
Ab s t r a c t I n o r d e r t o me e t ma r k e t d e m a n d o n h i g h s t r e n g t h a n d h i g h a n t i — c o l l a p s e o i l c a s i n g , T i a n j i n
3 生产 试 制情 况
3,倒 出大部分 的前期渣 , 然后重新造渣 , 继续冶炼 。 中期 终点控制脱碳速度 , 防 止炉渣的返干和熔池升 温过快 , 进 一步实现钢液 的脱
磷。 后期则防止熔池温度过高, 保证终渣的脱磷效果 ,
2 . 3 钢 的化 学成分及 铸坯 质 量要 求
通 过对 不 同合 金 元 素对 钢 的性能 影 响分 析 , 我 们对 最终 成 分进行 了优 化 , 具 体要 求见 表 1 。
£ %
表1 2 7 Cr Mo钢化学成分要求
同时 , 为了保证钢管的综合性能 , 对钢中 5害 元素和气体含量提出了相应要求 , 见表 2 。
天钢8 0 k s i 钢级抗硫抗挤毁石油套 管钢 的生产实践
2 . 2 套 管的 抗挤 毁性 能
厚 不均度 越小 , 抗 挤毁强度 也越 高 。 而 管体 的残余应 力 越小 , 则 管体 的抗 挤毁 强度越 高。 A P I B u 1 1 5 C 2标
通过 A P I 标 准 中给定 的套 管 抗 挤 毁 强 度 计 算
e l e me n t s a n d g a s c o n t e n t . I n s p e c t i o n s h o ws t h a t t h e H2 S r e s i s t a n c e a n d a n t i - c o l l a p s e p r o p e r t y o f i f n i s h o i l c a s i n g w e l l me e t s t h e r e q u i r e me n t b y r e l e v a n t s t a n d a r d s .W i t h s t a b l e c h e mi c a l c o mp o s i t i o n ,t h e b i l l e t p r e s e n t s p r i me q u a l i t y .
Ke y wo r ds 8 0 k s i g r a de ;H2 S r e s i s t a nc e ;a n t i - c o l l a p s e ;o i l c a s i n g ;s t e e l
1 引言
度 高抗 挤 毁 套 管需 求 量 也 日益 增 加 。即使 是 对 于 A P I 标 准 中 的产 品 , 客 户对 成 品钢 管 的抗 硫 性能 和 抗 挤毁性 能 要求 也较 标准 提 高 了许 多 。 同时 , 为 了 更 进一 步拓 宽天 钢 的 圆坯 品 种范 围 , 天 津 钢铁集 团 有 限公 司 ( 以下简 称 天 钢 ) 开发 了 8 O k s i 钢 级抗 硫 抗 挤毁 石油 套管 钢 2 7 C r Mo圆坯 , 实现 了批量 供货 ,
命。 所以, 油井管的安全可靠性 、 使用寿命和经济性
对石 油工业 关 系极其 重大 。 我 国国 内的许 多油 田诸 如 四川 、 长庆 、 华北 、 新
疆等的油气层中都含有 H 2 S 。特别是 四川油 田, 是 世界上腐蚀最严重的油气 田之一 , 因此对套管的抗 H 2 S 腐蚀性能提 出了更高的要求 。而随着钻井深度 廿 的增加 以及国家对地质条件复杂和开采难度大的 油田的开发 , 建井用套管所承受的外挤载荷和轴向 载荷越来越高 。同时有研究表明, 套管被挤毁是油
同时防止钢水 的过氧化 。综合 考虑 , 工艺要求转炉终 渣碱度 3 . 0左右 , 终点温度 1 6 5 0 ~ 1 6 8 0℃。 3 . 2 . 1 . 3 转炉 出钢 挡渣 操作 出钢过 程 采用 挡 渣 塞 和挡 渣 锥联 合 挡 渣 技术 ,
严 格控 制钢 包 内下渣 厚度 , 有效 减少 钢液 的 回磷 。
表2 2 7 Cr Mo钢气体及 5害元素含量要求 / w £ %
( 2 ) 充 分利 用转 炉 冶炼 前期 熔 池温 度较 低 的优
势, 合理控制供氧强度 , 提高底吹惰性气体 的搅拌
强度 , 做 到 早化 渣 、 化好渣 , 尽 快 形成 具有 一 定碱 度 和 较高 F e O含 量 的流动性 良好 的初 期渣 , 实 现前 期
a n d a n t i - c o l l a p s e o i l c a s i n g .T h e p a p e r e x p l a i n s i t s p r o d u c t i o n p r o c e s s r o u t e .T h e r o u n d b i l l e t i s
井报 废 的最重要 原 因之 一 , 因此 国内外市 场对 高 强
湿硫 化氢腐 蚀环境 , 即 H2 S + H 0型 的腐蚀 环境 , 是指 水或 含水 物 流在 露点 以下 与 H s共存 时 , 在 压
力容器与管道 中产生的腐蚀环境。钢材在湿硫化氢
中的腐蚀为电化学腐蚀 , 主要腐蚀形式为 : 全面腐
p r o d uc e d u n de r t he c o n t r o l o f ph o s ph o r o u s a n d s u l f u r c o nt e n t s ,t o t a l o x y g e n c o n t e n t ,f iv e ha r mf u l
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