本发明专利技术涉及一种石油套管钢及其制造方法，特别涉及一种高强度直缝焊石油套管钢及其制造方法，主要解决现有高强度直缝焊石油套管钢的焊接性能较差以及获得的板卷强度均匀性不够的技术问题。本发明专利技术的技术方案为：一种高强度直缝焊石油套管钢，其组成成分的重量百分比为：Ｃ：０．２～０．３％，Ｓｉ：０．１～０．５％，Ｍｎ：０．８～１．５％，Ｐ：≤０．０２％，Ｓ：≤０．０１％，Ａｌ：０．００５～０．０５０％，Ｍｏ：０．１～０．３％，Ｖ：０．０１～０．１％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。高强度直缝焊石油套管钢的制造方法，包括冶炼、制坯、热轧、层流冷却和卷取步骤，其特征是，按上述配比获得钢水经转炉或电炉冶炼并浇铸制成的板坯经１２００～１３００℃加热后轧成板带，板带的终轧温度在８００～９００℃之间，轧后板带经层流冷却至５００～６００℃卷取成板卷。采用本发明专利技术配比和制造工艺能得到合格Ｎ８０焊管。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种石油套管钢及其制造方法，特别涉及一种高强度直缝焊石油套管钢及其制造方法，套管钢强度可达APIN80钢级。
技术介绍
API标准规定，可以用无缝管和直缝焊管制造石油套管。就直缝焊套 管而言，传统的生产工艺是根据套管性能的需要，设计合适的化学成分；冶炼 并轧成热轧板巻；将板巻通过成型和直缝电阻焊方式制成管料；对钢管焊缝或钢 管整体进行热处理;并对管端进行适当的螺纹加工，最终生产出合格的石油套管。就N80钢级石油套管而言，标准规定管体的屈服强度在552 758 MPa 之间，抗拉强度^689 MPa。如果制管成型后，仅对焊缝进行在线热处理，那么提供的热轧板巻性能就 应该达到上述标准规定。但考虑到制管成形后，由于加工硬化的作用，管体性能 与板巻性能相比，屈服强度会有所提高，抗拉强度基本不变，因此提供的板巻屈 服强度应该控制在600 MPa左右，抗拉强度应该控制在750 MPa以上。为得到这种高抗拉强度热轧板巻，并适当控制其屈服强度，从成分设计角 度考虑，应采用较高碳当量的碳锰钢。但是对于焊管生产而言，除了需要对板巻 边部进行电感应加热熔化后挤压焊接外，还需对两板巻头尾之间进行C02气体保 护焊，以便实现多巻连续生产。因此，从焊接角度出发，必须对板巻的碳当量有 所限制。为了能很好的进行板巻头尾对焊， 一般都将板巻的碳当量控制在0.40 以下。为了在较低碳当量下得到较高强度，本专利技术将在材料中加入合金元素解决 这个问题。另外，热轧板巻一般轧后应在500 60(TC左右巻取。在500'C以下较低温度 巻取，由于板巻强度较高，对巻取机设备影响较大，因此在生产强度较高的板巻 时，应适当提高巻取温度。然而，在60(TC以上较高温度巻取后，在自然冷却的 条件下，相当于对板巻进行长期退火处理，这时板巻外圈的退火冷却速度要大大 高于板巻内部。对于N80钢级这种高强钢而言，如果材料中只含有碳、锰元素， 板巻内部由于退火冷却速度较慢，强度将会有较大降低。严重时，板巻内外强度 差会达到lOOMPa以上，严重影响制管后钢管性能的均匀性。因此本专利技术通过加入合适的合金元素，以保证板巻性能的均匀性。目前国外生产电阻焊(ERW) N80套管有两种方式 一种是以美国Lone Star 钢铁公司和R本钢管公司及日本神户钢铁公司为代表的焊后整体热处理方式，另 一种是以日本新日铁和日本钢管及神户制钢为代表的焊后焊缝热处理方式。各厂家用焊后焊缝热处理方式生产的ERW N80套管成分设计见表1。表1 ERW N80石油套管化学成分％<table>table see original document page 4</column></row><table>表1所列钢种成分设计思路主要通过在碳锰钢中加入Nb、 V、 Ti微合金元素，以提高材料的强度。经检索，发现2篇生产ERW焊接石油套管的专利，其化学成分配比见表2 表2 ERW石油套管专利成分X<table>table see original document page 4</column></row><table>该专利专利技术的焊管屈服强度在500MPa左右，可以用作K55套管，但其巻取 温度较低，则要求轧后有较快的冷却速度，实际生产时很难控制板巻温度的均匀 性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，主 要解决现有高强度直缝焊石油套管钢的焊接性能较差以及获得的板巻强度均匀 性不够的技术问题。本专利技术的技术方案为 一种高强度直缝焊石油套管钢，其组成成分的重量百 分比为-C: 0.2 0. 3%Si: 0. 1~0. 5%Mn: 0.8 1.5% P:《0.02% S:《0.01% Al: 0.005~0. 050% Mo: 0.广O. 3%V: 0. 01 0. 1%余量为Fe和不可避免的杂质。 为增加钢的强度和韧性，还可在上述成分的基础上添加Nb和Ti中的一种 或两种，重量百分含量为0.01 0.08%。一种高强度直缝焊石油套管钢的制造方法，包括冶炼、制坯、热轧、层流冷 却和巻取步骤，按上述配比获得钢水经转炉或电炉冶炼，并浇铸制成板坯。板坯 经1200 130(TC加热后轧成板带，板带的终轧温度在800 90(TC之间，轧后板 带经层流冷却至500 60(TC巻取成板巻。按上述要求轧成的热轧巻可以提供制 造N80焊管。采用本专利技术的钢种，在80(T90(TC的终轧条件下，在轧后10秒中之内，不 会发生动态和静态再结晶，只会发生晶粒的轧制变形。此时将钢管迅速冷却到 60(TC以下巻取，有利于细化组织，生产高性能石油套管。下面分别介绍各个合金元素的作用C- 0.2、. 3 (wt%，以下各元素相同)，C为碳化物形成元素，可以提高钢 的强度，太低时效果不明显，太高时会大大降低钢的焊接性能。Mn: 0.8 1.5， Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，含量小于0. 8 时作用不明显，含量大于1.5时，大大增加钢中的组织偏析，影响热轧组织的均 匀性。Mo: 0. 1 0.3，主要是通过碳化物及固溶强化形式来提高钢的强度及回火稳 定性，含量过高会降低钢的韧性。V: O.O广O. 1，能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性。但含量达到一定量时，其效果增加便不明显了，同时因为价格很高，所以要限制使用量。 Nb和Ti中的一种或两种O.O广O.OS，能够细化晶粒，形成碳化物，提高 钢的强度和韧性。但含量达到一定量时，其效果增加便不明显了，同时因为价格很高，所以要限制使用量。上述板巻采用C02气体保护焊方式进行板巻头尾对焊。对焊前根据不同厚度规格进行100 2ocrc预热，焊后在2ocrc以下进行去应力退火。板巻经连续成型、电阻焊(ERW)后，对焊管进行在线焊缝热处理。焊缝热 处理工艺可以是正火也可以是淬火加回火处理。本专利技术的有益效果是，本专利技术与表1所列钢种相比，主要不同之处在于添 加了 0.1 0.3X的Mo元素，其主要作用是提高整个板巻性能的稳定性。由于板 巻在500 600'C巻取后，相当于整个板巻在这一温度范围内进行退火处理。由 于板巻外圈比板巻内部冷却速度快，造成板巻内外强度差异，外圈强度较高，有 时会相差IOO MPa左右。而Mo元素可以提高回火稳定性，有利于减少板巻内外 强度差，提高板巻内外性能的均匀性，从而提高焊管的性能均匀性。与对比专利 JP 60187663和US4772771相比，本专利技术在500 600。C范围内巻取，处于巻取机 最佳工作温度范围，易于实现生产操作，能得到合格N80焊管。 具体实施例方式本专利技术实施例l一5其化学成分见表3，成分均为重量百分比。 将他们在规定的轧制、巻取温度范围内轧成热轧板巻，其力学性能结果见表4。 由表4可见，采用本专利技术的钢种和工艺，轧后板巻的屈服强度均大于600MPa， 能够满足N80油套管的性能要求。表3 试验钢化学成分％<table>table see original document page 6</column></row><table>表4 力学性能<table>tab本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度直缝焊石油套管钢，其组成成分的重量百分比为：Ｃ：０．２～０．３％Ｓｉ：０．１～０．５％Ｍｎ：０．８～１．５％Ｐ：≤０．０２％Ｓ：≤０．０１％Ａｌ：０．００５～０．０５０％Ｍｏ ：０．１～０．３％Ｖ：０．０１～０．１％余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：殷光虹，陆明和，杨峰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。