一种稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法与流程

本发明属于无缝钢管耐微生物腐蚀，尤其涉及一种稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法。

背景技术：

1、当前，高端特种钢材与防腐管材市场需求持续攀升，含铜钢、稀土钢凭借出色的综合性能，成为油气开采用油套管的主流研发方向。油田开采逐步走向深井、复杂地层，微生物腐蚀问题愈发突出，对油套管的抗腐蚀、力学性能提出更高要求，推动兼具抗菌防腐能力的新型管材研发工作不断深入。单一含铜钢虽耐蚀性与力学性能突出，适配油田复杂工况，但工业化冶炼存在明显短板。铜在钢液中流动性不佳，极易发生元素偏析并在晶界聚集，进而引发热脆缺陷，直接降低成材率。同时，铜元素回收率难以精准控制，易造成钢材成分不均，还会产生铜夹杂、表面裂纹等质量问题。目前行业内尚未形成成熟的标准化冶炼工艺，不仅制约含铜钢规模化生产，也抬高了生产成本。

2、稀土元素是改善钢材品质的优质改性剂，可细化晶粒、净化钢质、优化夹杂物形态，有效提升钢材强韧性与耐蚀性。但稀土化学性质极为活泼，冶炼中易与氧、硫结合生成高熔点夹杂，导致元素收得率偏低且波动较大，诱发各类材质缺陷。此外，稀土的添加时机、添加量难以和现有炼钢工艺精准适配，易造成水口结瘤、钢水流动性下降，加之自身易偏析的特性，使其改性效果无法稳定发挥，成为稀土钢量产的主要阻碍。

3、将稀土与铜复合添加，可形成协同增效体系，完美弥补单一材质的不足。铜作为核心抗菌组分，析出后释放的铜离子能够破坏硫酸盐还原菌等有害微生物的细胞膜，抑制菌群生长繁殖，从源头抵御微生物腐蚀。稀土则发挥辅助作用，一方面细化基体组织，有效改善铜元素偏析问题，规避含铜钢热脆缺陷；另一方面净化钢质、改造有害夹杂物，减少腐蚀介质附着点，同时提升表面钝化膜致密性。二者相辅相成，构建起双重防护体系，大幅强化油套管抗菌防腐能力，可满足深井高腐蚀油田的使用需求。由此可见，攻克稀土-铜复合体系钢材的冶炼技术难题、优化整套生产工艺，是实现该类新型防腐油套管稳定量产、落地推广的核心关键，也对油田安全高效开发以及行业绿色发展有着重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在针对当前中国油气田开采中油套管材料易受腐蚀、抗菌性能不足的问题，开展含稀土和铜的冶炼工艺技术研究，提供一种稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，包括：

4、步骤1：设计抗微生物腐蚀油套管的化学成分，其化学成分按质量百分比计包括：c0.20-0.35%；si 0.20-0.50%；mn 0.90-1.50%；cr 0.40-1.0%；v 0.05-0.08%；ni 0.10-0.50%； cu 0.30-1.20%； re 0.005-0.20%；al≤0.050%；p≤0.015%；s≤0.005%；其余为fe和不可去除的痕量元素；

5、步骤2：来料铁水采用高炉铁水，磷含量不大于0.0140%，硫含量不大于0.05%；来料铁水需进行铁水预脱硫处理，预处理后铁水温度不小于1250℃，硫含量不大于0.010%；

6、步骤3：铁水需经预脱硫处理且质量达标，全部合金料与原辅材料均须满足技术标准要求；鉴于铜不易氧化，铜的配加在转炉工序加入，按照钢种要求成分提前称量好，入炉前与废钢一起加入转炉；

7、步骤4：冶炼采用单渣工艺，终渣碱度设定值2.9-3.1；钢水终点内控指标：w(c)≥0.06%、w(p)≤0.010%、w(s)≤0.01%；脱氧合金化选用硅锰、锰铁合金，终脱氧采用铝脱氧工艺；

8、步骤5：精炼过程中采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式提温；考虑钢中氧、硫含量对稀土的影响，lf精炼过程重点控制钢中硫、氧含量，精炼结束后vd前保持底部软吹ar，按成分要求加入稀土铈铁合金；

9、步骤6：延长vd真空精炼时间提升钢液纯净度，辅以稀土微合金化，将长条脆性夹杂球化细化，消除夹杂尖端氢聚集风险，降低钢材应力腐蚀开裂倾向；稀土处理后延长钢水软吹时间，助力夹杂上浮去除，全面提升钢材耐蚀综合性能；

10、步骤7：在中间包快换注入钢水前使用氩气进行置换空气，减少中间包内氧化性氛围，有效降低浇注过程中钢水发生二次氧化的风险；

11、步骤8：开浇使用石棉碗进行物理密封，长水口连接氩气进行保护浇注；

12、步骤9：采用恒定拉速进行稀土钢连铸生产，全程稳定浇铸节奏，配合结晶器与末端双段电磁搅拌工艺，有效均匀钢液成分、细化铸坯组织，减轻元素偏析与内部缺陷；严格管控钢水浇铸过热度，控制δt≤30℃；

13、步骤10：连铸坯需在缓冷坑进行隔离缓慢冷却，缓冷时长不少于48小时。

14、进一步的，所述高炉铁水sn、sb、pb、bi、as五害元素含量均不大于50ppm。

15、进一步的，终渣碱度设定值3.0。

16、进一步的，出钢过程配加适量顶渣白灰。

17、进一步的，精炼过程持续44分钟，过程温度由1527℃逐步提升至1650℃。

18、进一步的，延长vd真空精炼时间至23分钟。

19、进一步的，所述恒定拉速为1.3 m/min。

20、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

21、本发明开展含稀土和铜钢的冶炼工艺技术研究，提供一种稀土含铜抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法。

1.一种稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，所述高炉铁水sn、sb、pb、bi、as五害元素含量均不大于50ppm。

3.根据权利要求1所述的稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，终渣碱度设定值3.0。

4.根据权利要求1所述的稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，出钢过程配加适量顶渣白灰。

5.根据权利要求1所述的稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，精炼过程持续44分钟，过程温度由1527℃逐步提升至1650℃。

6.根据权利要求1所述的稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，延长vd真空精炼时间至23分钟。

7.根据权利要求1所述的稀土抗微生物腐蚀油套管的圆坯生产方法，其特征在于，所述恒定拉速为1.3 m/min。