本发明专利技术公开了一种高强度高韧性油气用无缝钢管、其制造方法及应用。其中，该无缝钢管的化学组分的重量百分比为C 0.20～0.35％、Si 0.20～0.70％、Mn 0.30～0.80％、P≤0.012％、S≤0.003％、Cr 0.70～1.50％、Mo 0.50～1.20％、V 0.10～0.50％、Ni≤0.10％、Al 0.01～0.05％、余量为铁Fe和不可避免的杂质。应用本发明专利技术的技术方案，严格控制原料中各化学组分含量，通过各化学组分之间合理的配比，使得到的无缝钢管的强度和韧性均能够满足深井、超深井油气田的开采要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢管制造
，具体而言，涉及一种高强度高韧性油气用无缝钢管、其制造方法及应用。
技术介绍
随着石油、天然气资源的不断开采，石油天然气勘探开发向极地和海洋拓展。面向深井、海域等恶劣工况环境，开采难度越来越大，对油气用管提出了更高的性能要求。国家钢铁发展规划中提出要加大石油天然气资源勘探力度，重点开拓非常规油气资源调查勘探。石油天然气勘探开发对高强度高韧性油气用无缝钢管有明确而迫切的需求，但国内相关产品还不能完全满足使用要求。一般钢管材料在强度提高的同时，韧性会有一定程度的削弱，特别是当屈服强度达到1000MPa时，韧性不足问题更为突出。钢的韧性往往取决于产品的显微组织构成、晶粒取向和细化程度等多个因素，良好的强韧性匹配涉及多项材料强韧化技术的综合运用。因此，高强度高韧性油气用无缝钢管及其制造方法被称为世界性的技术难题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高强度高韧性油气用无缝钢管、其制造方法及应用，以提高无缝钢管的强度和韧性。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种强度高韧性油气用无缝钢管。该强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分的重量百分比为C 0.20～0.35％、Si 0.20～0.70％、Mn 0.30～0.80％、P≤0.012％、S≤0.003％、Cr 0.70～1.50％、Mo 0.50～1.20％、V 0.10～0.50％、Ni≤0.10％、Al 0.01～0.05％、余量为铁Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述强度高韧性油气用无缝钢管的制造方法。该制造方法包括以下步骤：步骤S1，按照上述强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分进行配料，得到原料，并对原料进行冶炼得到坯料；步骤S2，对坯料进行轧制得到管坯；以及步骤S3，对管坯进行热处理得到强度高韧性油气用无缝钢管。进一步地，步骤S1中原料的配料包括铁水、废钢、铁合金和铝中的多种。进一步地，步骤S1中得到原料后，具体包括：将原料经过电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及弧形连铸得到坯料。进一步地，进行弧形连铸的过程中，拉坯速度控制在0.5～0.8m/min；结晶器的振动频率为180～220opm，振幅为±2～4mm，偏移量调整范围为10～30％。进一步地，步骤S2包括：步骤S21，将坯料加热至1250～1280℃，并保温40～50min，得到热坯；步骤S22，将热坯在1130～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；步骤S23，利用轧管机将毛管进行轧管，得到荒管；以及步骤S24，对荒管进行定径得到管坯。进一步地，步骤S21具体包括：将坯料依次经过预热段加热、加热Ⅰ段加热、加热Ⅱ段加热、加热Ⅲ段加热、加热Ⅳ段加热、加热Ⅴ段加热以及均热，步骤S21的总处理时间大于或等于4h，其中，经过预热段加热后坯料的温度达到790～810℃，经过加热Ⅰ段加热后坯料的温度达到820～1000℃，经过加热Ⅱ段加热后坯料的温度达到1090～1150℃，经过加热Ⅲ段加热后坯料的温度达到1190～1250℃，经过加热Ⅳ段加热后坯料的温度达到1220～1280℃，经过加热Ⅴ段加热后坯料的温度达到1230～1280℃，然后在1250～1280℃均热40～50min后，得到热坯。进一步地，步骤S23中的轧管机为连轧机组，轧管过程中毛管的喂入量为30～100mm，轧辊的转速在22～52rpm之间，风压在4.5～6bar之间。进一步地，步骤S3包括：步骤S31，在910～930℃下，对管坯进行淬火，保温90～120min后冷却；以及步骤S32，在680～700℃下，对冷却后的管坯进行回火，保温120～160min后空冷得到强度高韧性油气用无缝钢管。根据本专利技术的再一方面，提供了一种上述强度高韧性油气用无缝钢管在油气开采及运输中的应用。应用本专利技术的技术方案，严格控制原料中各化学组分含量，通过各化学组分之间合理的配比，使得到的无缝钢管的强度和韧性均能够满足深井、超深井油气田的开采要求。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。根据本专利技术一种典型的实施方式，提供一种强度高韧性油气用无缝钢管。该强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分的重量百分比为C 0.20～0.35％、Si 0.20～0.70％、Mn 0.30～0.80％、P≤0.012％、S≤0.003％、Cr 0.70～1.50％、Mo 0.50～1.20％、V 0.10～0.50％、Ni≤0.10％、Al 0.01～0.05％、余量为铁Fe和不可避免的杂质。其中，C含量控制在0.20～0.35％之间，能提高钢的淬透性，细化微观组织。C含量过高，对钢的韧性不利；C含量过低，会降低钢的力学性能；Si元素含量控制在0.20～0.70％之间，既能实现脱除原料中氧的作用又能够抑制δ铁素体结晶，进而提高使无缝钢管的韧性，Si含量过高会导致钢的韧性急剧下降；Mn含量控制在0.30～0.80％之间，既能提高原料的淬透性，稳定奥氏体组织，又不会因为Mn含量过高使得原料晶粒粗化，导致铸坯中出现偏析和裂纹；Cr含量控制在0.70～1.50％，与Mn元素相互配合，既能提高原料的淬透性，在回火时又能阻止或减缓碳化物的析出与聚集，提高钢的回火稳定性；Mo含量控制在0.50～1.20％之间，通过其相变强化和固溶强化的性能提升无缝钢管的强度和韧性，同时可以提高回火稳定性。但Mo含量过高会大幅增加成本；V含量控制在0.10～0.50％之间，能够细化晶粒，使钢坯在加热阶段奥氏体晶粒不至于生长的过于粗大，以致在随后的轧制过程中，可以使钢的晶粒得到进一步细化，提高钢的强度和韧性；同时，Al含量控制在0.01～0.05％之间。Al是钢良好的脱氧剂，能够与Si配合脱除原料中的氧，并且使其含量在0.05％以下能有效地避免夹杂物以团状出现使得无缝钢管的韧性降低并出现表面缺陷。另外，Al还可以细化晶粒，降低了钢的脆性转变温度。S与P均为有害元素，其含量要严格控制，因此，P含量控制在0.012％以下，S含量控制在0.003％以下。应用本专利技术的技术方案，严格控制原料中各化学组分含量，通过各化学组分之间合理的配比，使得到的无缝钢管的强度和韧性均能够满足深井、超深井油气田的开采要求。根据本专利技术一种典型的实施方式，提供一种上述强度高韧性油气用无缝钢管的制造方法。该制造方法包括以下步骤：步骤S1，按照上述强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分进行配料，得到原料，并对原料进行冶炼得到坯料；步骤S2，对坯料进行轧制得到管坯；以及步骤S3，对管坯进行热处理得到强度高韧性油气用无缝钢管。采用本专利技术的制造方法可以使无缝钢管的屈服强度达到1034MPa以上，抗拉强度达到1150MPa以上，-20℃夏比V型横向全尺寸冲击功达到80J以上，各项性能均能够满足深井、超深井油气田的开采要求，实现了材料高强度和高韧性的优良匹配。本申请为了进一步节约无缝钢管的制造成本并得到具有预定化学成分的原料，优选上述原料的配料包括铁水、废钢、铁合金和铝中的多种。其中铁合金、铝丝可以在冶炼过程中加入不仅能够补充原料中的化学成分，铝丝加到钢中将与氧发生反应生成Al2O3，在出钢、镇静和浇铸时生成的Al2O3大部分上浮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度高韧性油气用无缝钢管，其特征在于，所述高强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分的重量百分比为C 0.20～0.35％、Si 0.20～0.70％、Mn 0.30～0.80％、P≤0.012％、S≤0.003％、Cr 0.70～1.50％、Mo 0.50～1.20％、V 0.10～0.50％、Ni≤0.10％、Al 0.01～0.05％、余量为铁Fe和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
1.一种高强度高韧性油气用无缝钢管，其特征在于，所述高强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分的重量百分比为C 0.20～0.35％、Si 0.20～0.70％、Mn 0.30～0.80％、P≤0.012％、S≤0.003％、Cr 0.70～1.50％、Mo 0.50～1.20％、V 0.10～0.50％、Ni≤0.10％、Al 0.01～0.05％、余量为铁Fe和不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的高强度高韧性油气用无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，根据权利要求1中所述强度高韧性油气用无缝钢管的化学组分进行配料，得到原料，并对所述原料进行冶炼得到坯料；步骤S2，对所述坯料进行轧制得到管坯；以及步骤S3，对所述管坯进行热处理得到所述强度高韧性油气用无缝钢管。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中所述原料的配料包括铁水、废钢、铁合金和铝中的多种。4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中得到所述原料后，具体包括：将所述原料经过电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及弧形连铸得到所述坯料。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，进行所述弧形连铸的过程中，拉坯速度控制在0.5～0.8m/min；结晶器的振动频率为180～220opm，振幅为±2～4mm，偏移量调整范围为10～30％。6.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S2包括：步骤S21，将所述坯料加热至1250～1280℃，并保温40～50min，得到热坯；步骤S22，将所述热坯在1130～...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢凯意，黄电源，
申请(专利权)人：衡阳华菱连轧管有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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