本發明屬于鋼鐵材料領域，具體涉及一種油井管線用鋼帶及其制備方法。
背景技術：
：隨著國內油氣田開發環境越來越苛刻，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，國內針對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程復雜，長期投資很高，涂覆層使用過程中存在破損造成局部腐蝕的隱患等問題，最安全的防護措施仍是使用耐蝕材料。目前，國內耐蝕油管以高合金無縫鋼管為主，例如13cr、超級13cr和鎳基合金等，這些材料均是通過加入大量的昂貴合金元素來達到耐腐蝕的目的，雖然具有優良的抗腐蝕能力，但是其成本極高。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發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。本發明提供的技術方案為：一種油井管線用鋼帶，其所含化學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和不可避免的雜質元素。進一步地，其所含化學成分及重量百分比優選為：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和不可避免的雜質元素。進一步地，所含化學成分及重量百分比更優選為：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和不可避免的雜質元素。本發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--轉爐頂底復合吹煉--合金微調--lf爐精煉--板坯連鑄--連鑄坯加熱--2機架粗軋+7機架精軋--層流冷卻--卷取，全程采用保護澆注，連鑄過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，優化鋼帶的表面質量。連鑄坯的厚度為230mm，連鑄坯的加熱溫度為1200℃～1250℃，均熱時間不少于120分鐘。粗軋階段采用2機架四輥可逆式軋機進行往返3+5道次軋制，粗軋階段軋制溫度控制在1050℃～1100℃以上，累計壓下率≥80％，精軋階段采用7架四輥cvc軋機進行連軋，累計變形量≥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℃進行卷取，卷取后再空冷至室溫。進一步地，上述工藝優選為：連鑄坯的加熱溫度為1227～1234℃，均熱時間為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℃進行卷取，卷取后再空冷至室溫。進一步地，上述工藝更優選為：連鑄坯的加熱溫度為1230℃，均熱時間為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℃進行卷取，卷取后再空冷至室溫。根據上述制備方法制備得到的油井管線用鋼帶，其組織形態為鐵素體+珠光體，晶粒度為10.0～12.0級，帶狀組織≤1.0級，其屈服強度為507～521mpa，抗拉強度為578～585mpa，延伸率為27.0％～29.0％，同時具有良好的抗hic和抗sscc性能。本發明為提高油井管線用鋼帶的耐腐蝕性能，在成分設計上：1.采用低c、低mn和nb微合金化成分設計，改善材料的帶狀組織，提升產品的耐酸性能和焊接性能；c元素是鋼鐵材料的最主要強化元素，也是最經濟實惠的強化元素，但是c含量越高其可塑性和韌性就越差，同時還會降低材料的耐腐蝕和焊接性能，采用低c成分設計，可以顯著的增加材料的耐腐蝕和可焊性能，同時碳含量過低將明顯降低材料的強度，所以將c元素含量限定在0.050～0.080％，優選為0.056～0.068％，更優選為0.060％；mn元素可以與fe無限固溶，提高材料的強度，但是mn元素的增加會降低材料的塑性和可焊性能，同時降低mn元素有利于提高材料的h2s應力腐蝕性能；綜合考慮將mn元素含量限定為0.50～1.00％，優選為0.62～0.91％，更優選為0.75％；nb元素可以生成高度分散的強固碳化物nbc，細化晶粒，阻止晶粒長大，提高材料的強度，但是含量過高時，會生成脆性相，且會對焊接性能產生不利的影響，所以綜合考慮將nb元素限定為0.010％～0.050％，優選為0.015～0.042％，更優選為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小的分布在鋼體中，可以提高材料的強度；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元素的價格低廉，綜合考慮使用性能和經濟性，將材料中cr元素限定為0.40％～0.65％，優選為0.44～0.61％，更優選為0.51％；mo元素具有細化晶粒的作用，可以降低鋼的熱傾向性，提高鋼的強度，并且與cr、ni結合可以大大提高材料的淬透性，細化晶粒，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％，優選為0.13～0.22％，更優選為0.17％；ni元素可以提高鋼的強度，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穩定性，阻滯電化學腐蝕的陽極過程，是重要的抗腐蝕元素，但是ni元素的價格昂貴，綜合考慮其使用性能和價格因素將材料中ni元素限定為0.10％～0.30％，優選為0.12～0.27％，更優選為0.14％；cu元素具有強化鐵素體的作用，加入cu元素可以提高材料在還原性介質中的耐蝕性能和改善材料的韌性，但是過高的cu含量會使材料形成“銅脆”，所以綜合考慮將cu元素限定為0.10％～0.30％，優選為0.24～0.28％，更優選為0.26％。3.通過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一步提高抗hic能力；p、s元素被公認為有害元素，p易于在晶界偏聚，增加材料的脆性和降低抗h2s應力腐蝕性能；s元素易與mn元素生存的長條狀的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元素應盡可能低，但是，p、s含量降至太低，不僅增加成本，而且對進一步改善性能效果不明顯，根據設備實際，綜合考慮，規定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化程度，在工藝設計上：在連鑄過程中同時投用動態輕壓下和電磁攪拌，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、軋制道次以及累計壓下率，促進奧氏體反復再結晶細化晶粒；在精軋步驟中，該階段在奧氏體未再結晶區軋制，通過累計大變形，增加形變奧氏體內的形變帶和位錯密度，增加相變形核點細化晶粒，采用tmcp熱機械控制軋制工藝，不允許任何一機架不施加變形量空過，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，通過以上工藝的控制，所得到的油井管線用鋼帶的晶粒度等級可達10.0～12.0級，帶狀組織≤1.0級，并且具有良好的耐腐蝕性能。附圖說明圖1為實施例1所得的油井管線用鋼帶的金相組織圖；圖2為實施例2所得的油井管線用鋼帶的金相組織圖；具體實施方式下面結合附圖及具體實施方式對本發明進行詳細說明。本發明公開了一種油井管線用鋼帶，其所含化學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和不可避免的雜質元素。其制備方法為：鐵水深脫硫至s≤0.0050％--轉爐頂底復合吹煉--合金微調--lf爐精煉--板坯連鑄--連鑄坯加熱--2機架粗軋+7機架精軋--層流冷卻--卷取，全程采用保護澆注，連鑄過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℃，均熱時間不少于120分鐘；粗軋階段采用2機架四輥可逆式軋機進行往返3+5道次軋制，粗軋階段軋制溫度控制在1050℃～1100℃以上，累計壓下率≥80％，精軋階段采用7架四輥cvc軋機進行連軋，累計變形量≥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℃進行卷取，卷取后再空冷至室溫。下面以具體實施例1～5對本發明進行詳細說明。各實施例中油井管線用鋼帶的化學成分及重量百分比見表1，生產工藝參數見表2，力學性能見表3。表1各實施例中油井管線用鋼帶的化學成分及重量百分比csimnnbmonicucrpsn實施例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％實施例40.052％0.22％052％0.010％0.10％0.10％0.30％0.41％0.014％0.0018％0.003％實施例50.066％0.33％0.87％0.040％0.20％0.26％0.20％0.60％0.010％0.0007％0.005％表2各實施例中油井管線用鋼帶的生產工藝參數實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5厚度/mm7.55.04.56.03.3加熱溫度/℃12301210122712431234均熱時間/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各實施例中油井管線用鋼帶的力學性能參數拉伸性能測試根據gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》進行；按照nacetm0284進行抗hic試驗，試驗溶液為a溶液(飽和硫化氫+0.5％醋酸+5％nacl混合溶液)；按照nacetm0177進行sscc試驗，加載應力為90％實際應力。各實施例中油井管線用鋼帶的非金屬夾雜物按照astme45a進行，具體檢驗結果如表4所示。表4各實施例中油井管線用鋼帶的非金屬夾雜物實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5細系00000粗系00000綜上所述，按本發明公開方法所得到的油井管線用鋼帶不含非金屬夾雜物，其屈服強度為507～521mpa，抗拉強度為578～585mpa，延伸率為27.0％～29.0％，同時具有良好的抗hic和抗sscc性能。上述參照實施例對油井管線用鋼帶及其制備方法進行的詳細描述，是說明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個實施例，因此在不脫離本發明總體構思下的變化和修改，應屬本發明的保護范圍之內。當前第1頁12