本發(fā)明屬于鋼鐵材料領(lǐng)域，具體涉及一種油井管線用鋼帶及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著國(guó)內(nèi)油氣田開(kāi)發(fā)環(huán)境越來(lái)越苛刻，特別是含有h2s和co2等酸性氣體而造成的酸性工況，這些工況要求油管材料具有抗hic性能。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)h2s和co2腐蝕所采取的主要措施有：采用耐蝕材料、加注緩蝕劑和采用防腐覆層。但是由于緩蝕劑加注過(guò)程復(fù)雜，長(zhǎng)期投資很高，涂覆層使用過(guò)程中存在破損造成局部腐蝕的隱患等問(wèn)題，最安全的防護(hù)措施仍是使用耐蝕材料。目前，國(guó)內(nèi)耐蝕油管以高合金無(wú)縫鋼管為主，例如13cr、超級(jí)13cr和鎳基合金等，這些材料均是通過(guò)加入大量的昂貴合金元素來(lái)達(dá)到耐腐蝕的目的，雖然具有優(yōu)良的抗腐蝕能力，但是其成本極高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種油井管線用鋼帶及其制備方法，其具有良好的抗hic和抗sscc性能。本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種油井管線用鋼帶，其所含化學(xué)成分及重量百分比為：c0.050～0.080％、si0.20～0.40％、mn0.50～1.00％、nb0.010～0.050％、mo0.10～0.30％、ni0.10～0.30％、cu0.20～0.30％、cr0.40～0.65％、p≤0.020％、s≤0.002％、n≤0.005％；其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。進(jìn)一步地，其所含化學(xué)成分及重量百分比優(yōu)選為：c0.056～0.068％、si0.23～0.37％、mn0.62～0.91％、nb0.015～0.042％、mo0.13～0.22％、ni0.12～0.27％、cu0.24～0.28％、cr0.44～0.61％、p0.005～0.020％、s0.0005～0.002％、n0.0008～0.005％；其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。進(jìn)一步地，所含化學(xué)成分及重量百分比更優(yōu)選為：c0.060％、si0.28％、mn0.75％、nb0.023％、mo0.17％、ni0.14％、cu0.26％、cr0.51％、p0.012％、s0.0015％、n0.001％；其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明還提供了上述油井管線用鋼帶的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：鐵水深脫硫--轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉--合金微調(diào)--lf爐精煉--板坯連鑄--連鑄坯加熱--2機(jī)架粗軋+7機(jī)架精軋--層流冷卻--卷取，全程采用保護(hù)澆注，連鑄過(guò)程采用輕壓下和電磁攪拌工藝。粗軋之前還包括使用190mpa高壓水除鱗，除去連鑄坯表面的氧化鐵皮，優(yōu)化鋼帶的表面質(zhì)量。連鑄坯的厚度為230mm，連鑄坯的加熱溫度為1200℃～1250℃，均熱時(shí)間不少于120分鐘。粗軋階段采用2機(jī)架四輥可逆式軋機(jī)進(jìn)行往返3+5道次軋制，粗軋階段軋制溫度控制在1050℃～1100℃以上，累計(jì)壓下率≥80％，精軋階段采用7架四輥cvc軋機(jī)進(jìn)行連軋，累計(jì)變形量≥70％，精軋終軋溫度為820～890℃。層流冷卻步驟中，以20～30℃/s的冷卻速度冷卻至600～650℃，并在600～650℃進(jìn)行卷取，卷取后再空冷至室溫。進(jìn)一步地，上述工藝優(yōu)選為：連鑄坯的加熱溫度為1227～1234℃，均熱時(shí)間為135～170分鐘；粗軋階段軋制溫度控制在1062℃～1085℃，精軋終軋溫度為854～886℃；層流冷卻步驟中，以22～27℃/s的冷卻速度冷卻至613～647℃，并在613～647℃進(jìn)行卷取，卷取后再空冷至室溫。進(jìn)一步地，上述工藝更優(yōu)選為：連鑄坯的加熱溫度為1230℃，均熱時(shí)間為150分鐘；粗軋階段軋制溫度控制在1072℃，精軋終軋溫度為880℃；層流冷卻步驟中，以24℃/s的冷卻速度冷卻至635℃，并在635℃進(jìn)行卷取，卷取后再空冷至室溫。根據(jù)上述制備方法制備得到的油井管線用鋼帶，其組織形態(tài)為鐵素體+珠光體，晶粒度為10.0～12.0級(jí)，帶狀組織≤1.0級(jí)，其屈服強(qiáng)度為507～521mpa，抗拉強(qiáng)度為578～585mpa，延伸率為27.0％～29.0％，同時(shí)具有良好的抗hic和抗sscc性能。本發(fā)明為提高油井管線用鋼帶的耐腐蝕性能，在成分設(shè)計(jì)上：1.采用低c、低mn和nb微合金化成分設(shè)計(jì)，改善材料的帶狀組織，提升產(chǎn)品的耐酸性能和焊接性能；c元素是鋼鐵材料的最主要強(qiáng)化元素，也是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的強(qiáng)化元素，但是c含量越高其可塑性和韌性就越差，同時(shí)還會(huì)降低材料的耐腐蝕和焊接性能，采用低c成分設(shè)計(jì)，可以顯著的增加材料的耐腐蝕和可焊性能，同時(shí)碳含量過(guò)低將明顯降低材料的強(qiáng)度，所以將c元素含量限定在0.050～0.080％，優(yōu)選為0.056～0.068％，更優(yōu)選為0.060％；mn元素可以與fe無(wú)限固溶，提高材料的強(qiáng)度，但是mn元素的增加會(huì)降低材料的塑性和可焊性能，同時(shí)降低mn元素有利于提高材料的h2s應(yīng)力腐蝕性能；綜合考慮將mn元素含量限定為0.50～1.00％，優(yōu)選為0.62～0.91％，更優(yōu)選為0.75％；nb元素可以生成高度分散的強(qiáng)固碳化物nbc，細(xì)化晶粒，阻止晶粒長(zhǎng)大，提高材料的強(qiáng)度，但是含量過(guò)高時(shí)，會(huì)生成脆性相，且會(huì)對(duì)焊接性能產(chǎn)生不利的影響，所以綜合考慮將nb元素限定為0.010％～0.050％，優(yōu)選為0.015～0.042％，更優(yōu)選為0.023％。2.采用加入少量的cr、mo、ni和cu等耐腐蝕合金元素來(lái)提升材料的耐酸性能；cr元素是中等碳化物形成元素，鉻碳化物可以均勻細(xì)小的分布在鋼體中，可以提高材料的強(qiáng)度；且cr與ni元素共同作用提高材料的抗氧化和抗硫化能力，且cr元素的價(jià)格低廉，綜合考慮使用性能和經(jīng)濟(jì)性，將材料中cr元素限定為0.40％～0.65％，優(yōu)選為0.44～0.61％，更優(yōu)選為0.51％；mo元素具有細(xì)化晶粒的作用，可以降低鋼的熱傾向性，提高鋼的強(qiáng)度，并且與cr、ni結(jié)合可以大大提高材料的淬透性，細(xì)化晶粒，提高韌性；mo元素可以降低材料的回火脆性，綜合考慮將mo元素限定為0.10％～0.30％，優(yōu)選為0.13～0.22％，更優(yōu)選為0.17％；ni元素可以提高鋼的強(qiáng)度，且可以使材料始終保持極好的塑性和韌性；ni可以提高鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性，阻滯電化學(xué)腐蝕的陽(yáng)極過(guò)程，是重要的抗腐蝕元素，但是ni元素的價(jià)格昂貴，綜合考慮其使用性能和價(jià)格因素將材料中ni元素限定為0.10％～0.30％，優(yōu)選為0.12～0.27％，更優(yōu)選為0.14％；cu元素具有強(qiáng)化鐵素體的作用，加入cu元素可以提高材料在還原性介質(zhì)中的耐蝕性能和改善材料的韌性，但是過(guò)高的cu含量會(huì)使材料形成“銅脆”，所以綜合考慮將cu元素限定為0.10％～0.30％，優(yōu)選為0.24～0.28％，更優(yōu)選為0.26％。3.通過(guò)超純凈冶煉最大限度降低s、p，減少硫化錳夾雜和磷的晶界偏聚以進(jìn)一步提高抗hic能力；p、s元素被公認(rèn)為有害元素，p易于在晶界偏聚，增加材料的脆性和降低抗h2s應(yīng)力腐蝕性能；s元素易與mn元素生存的長(zhǎng)條狀的mns夾雜是sscc和hic最易形核處，加劇h2s腐蝕的敏感性，因此p、s元素應(yīng)盡可能低，但是，p、s含量降至太低，不僅增加成本，而且對(duì)進(jìn)一步改善性能效果不明顯，根據(jù)設(shè)備實(shí)際，綜合考慮，規(guī)定p和s的上限分別為0.020％和0.0020％。為提高油井管線用鋼帶的耐腐蝕性能和晶粒細(xì)化程度，在工藝設(shè)計(jì)上：在連鑄過(guò)程中同時(shí)投用動(dòng)態(tài)輕壓下和電磁攪拌，增加鑄坯中心的致密度，減少中心疏松，提高化學(xué)成分的均勻性，降低鑄坯橫斷面上的富集元素的偏析，降低鑄坯中心偏析，以達(dá)到提升熱軋成品耐腐蝕性能的目的；在連鑄坯加熱步驟中，將加熱溫度控制在1200℃～1250℃，均熱時(shí)間不少于120分鐘，使微合金化元素碳氮化物在奧氏體中充分均勻固溶；在粗軋步驟中，控制粗軋的溫度、軋制道次以及累計(jì)壓下率，促進(jìn)奧氏體反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化晶粒；在精軋步驟中，該階段在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，通過(guò)累計(jì)大變形，增加形變奧氏體內(nèi)的形變帶和位錯(cuò)密度，增加相變形核點(diǎn)細(xì)化晶粒，采用tmcp熱機(jī)械控制軋制工藝，不允許任何一機(jī)架不施加變形量空過(guò)，也不采用htp高溫軋制工藝；在卷取步驟中，將卷取溫度控制在600～650℃以獲得鐵素體和珠光體顯微組織，通過(guò)以上工藝的控制，所得到的油井管線用鋼帶的晶粒度等級(jí)可達(dá)10.0～12.0級(jí)，帶狀組織≤1.0級(jí)，并且具有良好的耐腐蝕性能。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1所得的油井管線用鋼帶的金相組織圖；圖2為實(shí)施例2所得的油井管線用鋼帶的金相組織圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明公開(kāi)了一種油井管線用鋼帶，其所含化學(xué)成分及重量百分比為：c0.050～0.080％、si0.20～0.40％、mn0.50～1.00％、nb0.010～0.050％、mo0.10～0.30％、ni0.10～0.30％、cu0.20～0.30％、cr0.40～0.65％、p≤0.020％、s≤0.002％、n≤0.005％；其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。其制備方法為：鐵水深脫硫至s≤0.0050％--轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉--合金微調(diào)--lf爐精煉--板坯連鑄--連鑄坯加熱--2機(jī)架粗軋+7機(jī)架精軋--層流冷卻--卷取，全程采用保護(hù)澆注，連鑄過(guò)程采用輕壓下和電磁攪拌工藝。其中，粗軋之前還包括使用190mpa高壓水除鱗；連鑄坯的厚度為230mm，連鑄坯的加熱溫度為1200℃～1250℃，均熱時(shí)間不少于120分鐘；粗軋階段采用2機(jī)架四輥可逆式軋機(jī)進(jìn)行往返3+5道次軋制，粗軋階段軋制溫度控制在1050℃～1100℃以上，累計(jì)壓下率≥80％，精軋階段采用7架四輥cvc軋機(jī)進(jìn)行連軋，累計(jì)變形量≥70％，精軋終軋溫度為820～890℃；層流冷卻步驟中，以20～30℃/s的冷卻速度冷卻至600～650℃，并在600～650℃進(jìn)行卷取，卷取后再空冷至室溫。下面以具體實(shí)施例1～5對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。各實(shí)施例中油井管線用鋼帶的化學(xué)成分及重量百分比見(jiàn)表1，生產(chǎn)工藝參數(shù)見(jiàn)表2，力學(xué)性能見(jiàn)表3。表1各實(shí)施例中油井管線用鋼帶的化學(xué)成分及重量百分比csimnnbmonicucrpsn實(shí)施例10.06％0.28％0.75％0.023％0.17％0.14％0.26％0.51％0.012％0.0015％0.001％實(shí)施例20.055％0.40％0.99％0.048％0.28％0.30％0.24％0.64％0.018％0.0010％0.002％實(shí)施例30.057％0.24％0.65％0.017％0.15％0.16％0.28％0.45％0.005％0.0005％0.0008％實(shí)施例40.052％0.22％052％0.010％0.10％0.10％0.30％0.41％0.014％0.0018％0.003％實(shí)施例50.066％0.33％0.87％0.040％0.20％0.26％0.20％0.60％0.010％0.0007％0.005％表2各實(shí)施例中油井管線用鋼帶的生產(chǎn)工藝參數(shù)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5厚度/mm7.55.04.56.03.3加熱溫度/℃12301210122712431234均熱時(shí)間/min150142165120135粗軋溫度/℃10721095106210521084精軋終軋溫度/℃880840855826885層流冷卻速率2430222027層流冷卻溫度/℃635650615600645卷取溫度/℃635650615600645表3各實(shí)施例中油井管線用鋼帶的力學(xué)性能參數(shù)拉伸性能測(cè)試根據(jù)gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》進(jìn)行；按照nacetm0284進(jìn)行抗hic試驗(yàn)，試驗(yàn)溶液為a溶液(飽和硫化氫+0.5％醋酸+5％nacl混合溶液)；按照nacetm0177進(jìn)行sscc試驗(yàn)，加載應(yīng)力為90％實(shí)際應(yīng)力。各實(shí)施例中油井管線用鋼帶的非金屬夾雜物按照astme45a進(jìn)行，具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。表4各實(shí)施例中油井管線用鋼帶的非金屬夾雜物實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5細(xì)系00000粗系00000綜上所述，按本發(fā)明公開(kāi)方法所得到的油井管線用鋼帶不含非金屬夾雜物，其屈服強(qiáng)度為507～521mpa，抗拉強(qiáng)度為578～585mpa，延伸率為27.0％～29.0％，同時(shí)具有良好的抗hic和抗sscc性能。上述參照實(shí)施例對(duì)油井管線用鋼帶及其制備方法進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個(gè)實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12