无缝钢管、其原料、其制作方法以及射孔枪技术

本申请提供了一种无缝钢管、其原料、其制作方法以及射孔枪。按照重量百分比计，该无缝钢管的原料包括0.20～0.30％的C、0.20～0.60％的Si、0.35～0.85％的Mn、0.60～1.30％的Cr、0.50～1.00％的Mo、0.10～0.40％的V、小于或等于0.10％的Ni，小于或等于0.015％的P、小于或等于0.003％的S以及0.010～0.040％的Al，其余的为Fe及不可避免的杂质。该原料形成的无缝钢管不仅具有较高的屈服强度，还具有较好的韧性。

【技术实现步骤摘要】
无缝钢管、其原料、其制作方法以及射孔枪
本申请涉钢管领域，具体而言，涉及一种无缝钢管、其原料、其制作方法以及射孔枪。
技术介绍
随着石油和天然气资源的不断开采，石油和天然气的勘探开发向极地和海洋拓展，如在塔里木盆地、准噶尔盆地以及四川盆地等一些勘探区域的探井井深超过7000米，最深达到8418米，地质条件十分复杂。面向深井和海域等恶劣的工况环境，勘探与开采的难度越来越大，对油气开采射孔作业的射孔枪提出了更高的性能要求，射孔枪用无缝钢管的性能及其尺寸精度决定了射孔作业的质量高低。国家钢铁发展规划中提出要加大石油和天然气资源的勘探力度，重点开拓非常规油气资源调查勘探。石油和天然气的勘探开发对射孔枪用高性能高尺寸精度的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。一般无缝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，韧性不足问题较为突出。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种无缝钢管、其原料、其制作方法以及射孔枪，以解决现有技术中的无缝钢管难以同时具有较高的屈服强度和较好的韧性的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种无缝钢管的原料，按照重量百分比计，该无缝钢管的原料包括0.20～0.30％的C、0.20～0.60％的Si、0.35～0.85％的Mn、0.60～1.30％的Cr、0.50～1.00％的Mo、0.10～0.40％的V、小于或等于0.10％的Ni，小于或等于0.015％的P、小于或等于0.003％的S以及0.010～0.040％的Al，其余的为Fe及不可避免的杂质。进一步地，按照重量百分比计，上述无缝钢管的原料包括0.80～1.10％的Cr。进一步地，按照重量百分比计，上述无缝钢管的原料包括0.60～0.90％的Mo。为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种无缝钢管的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，对上述的无缝钢管的原料进行冶炼得到坯料；步骤S2，对上述坯料进行压轧得到管坯；步骤S3，对上述管坯进行热处理得到上述无缝钢管。进一步地，上述步骤S1中的冶炼依次包括电炉冶炼的过程、炉外精炼的过程、真空脱气的过程以及弧形连铸的过程。进一步地，采用弧形连铸机实施上述弧形连铸，上述弧形连铸机包括结晶器，在上述弧形连铸的过程中，控制拉坯速度在0.5～0.8m/min之间，控制上述结晶器的振动频率在180～230opm之间，上述结晶器的振幅在±2～4mm之间，控制上述结晶器的偏移量调整范围在10～30％之间。进一步地，上述步骤S2包括：步骤S21，对上述坯料进行热轧得到预管坯；步骤S22，对上述预管坯进行冷轧得到上述管坯。进一步地，上述步骤S21包括：步骤S211，将上述坯料加热至1250～1280℃，并保温60～80min，得到热坯；步骤S212，将上述热坯在1130～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；步骤S213，将上述毛管进行轧管，得到荒管；步骤S214，对上述荒管进行定径得到上述预管坯。进一步地，上述步骤S211中的加热过程依次包括预热段加热、加热I段加热、加热II段加热、加热III段加热、均热I段以及均热II段，上述步骤S211的加热时间大于或等于120min，其中，经过上述预热段加热后上述坯料的温度达到970～990℃，经过上述加热I段加热后上述坯料的温度达到1090～1110℃，经过上述加热II段加热后上述坯料的温度达到1170～1190℃，经过上述加热III段加热后上述坯料的温度达到1240～1260℃，然后在温度1270～1290℃的均热I段和均热II段共保温60～80min后，得到上述热坯。进一步地，上述步骤S213中，采用PQF连轧机组进行轧管，上述PQF连轧机组包括轧辊，在轧管过程中，控制上述毛管的喂入量在30～100mm之间，控制上述轧辊的转速在22～52rpm之间，控制上述轧辊的风压在4.5～6bar之间。进一步地，上述步骤S22包括：步骤S221，将上述预管坯放入盛有酸液的酸洗槽内进行酸洗，按照每升酸液0.2～0.4克的比例向上述酸洗槽加入缓蚀剂，控制上述酸洗的时间在20～50min之间，控制上述酸洗的温度在45～60℃之间，控制上述酸液的质量浓度在18～22％之间；步骤S222，将经过上述酸洗后的上述预管坯放入中频感应加热炉中进行无氧化的退火处理，控制上述退火的温度在730～830℃之间，控制上述退火的时间在8～10min之间；步骤S223，对经过上述退火处理的上述预管坯采用二辊轧机进行冷轧，控制冷轧的速度在0.15～0.35m/min之间，得到上述管坯。进一步地，上述步骤S221中，采用酸洗搅动机在上述酸洗槽内搅动，且在上述酸洗之后，上述步骤S221还包括：采用清水冲洗上述预管坯；将冲洗后的上述预管坯放置在倾斜的吊台上静置。进一步地，上述步骤S3包括：步骤S31，在910～930℃下，对上述管坯进行淬火，保温40～50min后冷却；步骤S32，在685～705℃下，对冷却后的上述管坯进行回火，保温50～70min后空冷得到上述无缝钢管。根据本申请的再一方面，提供了一种无缝钢管，按照重量百分比计，上述无缝钢管包括0.20～0.30％的C、0.20～0.60％的Si、0.35～0.85％的Mn、0.60～1.30％的Cr：、0.50～1.00％的Mo、0.10～0.40％的V、小于或等于0.10％的Ni，小于或等于0.015％的P、小于或等于0.003％的S以及0.010～0.040％的Al，其余的为Fe及不可避免的杂质。进一步地，按照重量百分比计，上述无缝钢管的原料包括0.80～1.10％的Cr。进一步地，按照重量百分比计，上述无缝钢管的原料包括0.60～0.90％的Mo。根据本申请的又一方面，提供了一种射孔枪，包括无缝钢管，上述无缝钢管为上述的制作方法制作得到的无缝钢管或者上述的无缝钢管。应用本申请的技术方案，该无缝钢管的原料中，控制C的含量在0.20～0.30％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，增加钢的冷脆性和时效敏感性；C含量过低，会降低钢的力学性能；Si元素的含量控制在0.20～0.60％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，进而提高无缝钢管的韧性，Si含量过高会促进回火脆性的发展，使塑性降低；Mn含量控制在0.35～0.85％之间，既能提高原料的淬透性，稳定奥氏体组织，扩大γ相区的奥氏体，又不会因为Mn的含量过高使得原料晶粒粗化，导致铸坯中出现偏析和裂纹以及增加钢的过热敏感性；Cr含量控制在0.60～1.30％，与Mn元素相互配合，既能提高原料的淬透性，在回火时Cr的碳化物较难溶解，在短时间加热下有阻碍晶粒长大作用，提高钢的回火稳定性；Mo含量控制在0.50～1.00％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，同时可以降低回火脆性，但Mo含量过高会导致铁素体δ相或其它脆性相的出现而使韧性降低；V含量控制在0.10～0.40％之间，V与C具有很大的亲和力，VC的弥散度很高，且稳定，有利于脱氧、脱气得到致密细晶组织，提高钢的塑性、韧性及强度；同时，Al含量控制在0.01～0.04％之间。Al是钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无缝钢管的原料，其特征在于，按照重量百分比计，所述无缝钢管的原料包括0.20～0.30％的C、0.20～0.60％的Si、0.35～0.85％的Mn、0.60～1.30％的Cr、0.50～1.00％的Mo、0.10～0.40％的V、小于或等于0.10％的Ni，小于或等于0.015％的P、小于或等于0.003％的S以及0.010～0.040％的Al，其余的为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种无缝钢管的原料，其特征在于，按照重量百分比计，所述无缝钢管的原料包括0.20～0.30％的C、0.20～0.60％的Si、0.35～0.85％的Mn、0.60～1.30％的Cr、0.50～1.00％的Mo、0.10～0.40％的V、小于或等于0.10％的Ni，小于或等于0.015％的P、小于或等于0.003％的S以及0.010～0.040％的Al，其余的为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的原料，其特征在于，按照重量百分比计，所述无缝钢管的原料包括0.80～1.10％的Cr。3.根据权利要求1所述的原料，其特征在于，按照重量百分比计，所述无缝钢管的原料包括0.60～0.90％的Mo。4.一种无缝钢管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：步骤S1，对权利要求1至3中任一项所述的无缝钢管的原料进行冶炼得到坯料；步骤S2，对所述坯料进行压轧得到管坯；以及步骤S3，对所述管坯进行热处理得到所述无缝钢管。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中的冶炼依次包括电炉冶炼的过程、炉外精炼的过程、真空脱气的过程以及弧形连铸的过程。6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，采用弧形连铸机实施所述弧形连铸，所述弧形连铸机包括结晶器，在所述弧形连铸的过程中，控制拉坯速度在0.5～0.8m/min之间，控制所述结晶器的振动频率在180～230opm之间，所述结晶器的振幅在±2～4mm之间，控制所述结晶器的偏移量调整范围在10～30％之间。7.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S2包括：步骤S21，对所述坯料进行热轧得到预管坯；以及步骤S22，对所述预管坯进行冷轧得到所述管坯。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S21包括：步骤S211，将所述坯料加热至1250～1280℃，并保温60～80min，得到热坯；步骤S212，将所述热坯在1130～1200℃下进行锥形穿孔，得到毛管；步骤S213，将所述毛管进行轧管，得到荒管；以及步骤S214，对所述荒管进行定径得到所述预管坯。9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S211中的加热过程依次包括预热段加热、加热I段加热、加热II段加热、加热III段加热、均热I段以及均热II段，所述步骤S211的加热时间大于或等于120min，其中，经过所述预热段加热后所述坯料的温度达到970～990℃，经过所述加热I段加热后所述坯料的温度达到1090～1110℃，经过所述加热II段加热后所述坯料的温度达到1170～1190℃，经过所述加热III段加热后所述坯料的温度达到1240～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄电源，谢凯意，邱宁，郭胜，
申请(专利权)人：衡阳华菱钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43