一种高强度电阻焊套管及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度电阻焊套管及其制造方法，该套管的成分按重量百分比计如下：C：0.25％‑0.30％，Si：0.10％‑0.30％，Mn：1.25％‑1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Mo：0.05％‑0.20％，Cu：0.05％‑0.15％，Ti：0.010％‑0.030％，Als：0.02％‑0.05％，N：≤0.008％，且Ceq≤0.55，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，其余为Fe和不可避免元素。制造方法包括冶炼、连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取、ERW制管和整管热处理，应用本发明专利技术生产的钢管最终组织为回火索氏体，性能为P110级别，保证了管体和焊缝性能的一致性。

High strength resistance welding bushing and manufacturing method thereof

The present invention provides a high strength resistance welded casing and its manufacturing method. The components of the casing are as follows: C:0.25%0.30%, Si:0.10%0.30%, Mn:1.25%1.60%, P:<0.020%, S:<0.008%, Mo:0.05%0.20%, Cu:0.05%0.15%, Ti:0.010%0.030. Als:0.02%0.05%, N:<0.008%, Ceq=0.55, Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15, the rest are Fe and inevitable elements. The manufacturing method includes smelting, continuous casting, reheating of continuous casting billet, rolling, cooling, coiling, ERW pipe making and whole pipe heat treatment. The final structure of the steel pipe produced by the present invention is tempered sorbite with P110 grade performance, which ensures the consistency of the performance of the pipe body and the weld seam.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度电阻焊套管及其制造方法
本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及一种直缝电阻焊套管及其制造方法。
技术介绍
石油套管是油田最常用的石油专用管材之一，用量大，花钱多，是油气田钻采作业中必不可少的施工材料。HFW套管与无缝管相比，具有壁厚均匀、尺寸精度高、射孔性能好、抗挤毁能力强、成本低等显著优势，正在逐渐替代传统的无缝钢管。目前，我国许多油田开发进入中后期，开发难度越来越大，特别是深井对套管力学性能提出了更高的要求，同时要求一定的耐腐蚀性能。因此，开发出高性能直缝电阻焊套管成为当务之急。APISpec5CT规定：P110级别钢管的屈服强度在758-965MPa之间，抗拉强度≥862MPa，伸长率≥14％；0℃时横向夏比冲击功≥32J。热轧态的钢带达到该强度难度较大，需要添加大量贵重合金来提高强度，增加合金成本；同时，轧制时存在轧制力高，卷取困难；且钢管的母材和焊缝组织性能无法达到一致；同时钢带强度过高导致钢管的成型难度大，钢管的尺寸精度和圆度无法保证。因此，可采用热轧态强度低的热轧钢带进行直缝电阻焊焊接制管，然后进行整管热处理，使钢管的最终性能达到P110级别水平。而且焊缝和管体进行相同的热处理工艺，得到的最终组织相同，有效减轻焊缝与管体的组织、性能差异，消除残余应力，提高钢管整体的质量。但是，公开资料显示，热状态钢带的屈服强度都是在550-650MPa，抗拉强度大于650MPa，强度较高，制管难度大，钢管的尺寸精度和圆度难于保证。在本专利技术之前，已有个别有关P110钢级ERW石油套管的文献或专利技术专利，但多数都添加Cr，冶炼上容易造成微观成分偏析，在轧制和焊接后容易产生过冷组织，造成焊缝附近微裂纹；热状态钢带的强度高，ERW制管的难度大，钢管的尺寸精度和圆度难于保证。采用低Mo无Cr设计，母管为J55级别，整管调质为P110级ERW石油套管报导很少，以下简单介绍与本专利技术较为接近的文献和专利：1)中国专利CN101643883A，N80、P110、L80钢级直缝焊石油套管用钢及套管制造公开的技术方案成分中含C：0.10％-0.24％，Mn：1.4％-1.6％，Cr：0.3％-0.6％，Nb：0.12％-0.14％，V：0.08％-0.12％，Ti：0.18％-0.22％。该专利中复合添加贵重元素Nb、V、Cr，合金成本高。2)中国专利CN101353949A，小口径高钢级油管的热处理方法公开的技术方案成分中含C：0.15％-0.50％，Mn：0.25％-1.9％，Mo：0.25％-1.10％，Cr：0.4％-14％，Ni：≤0.99％，Cu：≤0.35％。该专利中复合添加元素Mo、Ni、Cu、Cr，合金成本高。3)中国专利CN103069020A，油井用电焊钢管以及油井用电焊钢管的制造方法公开的技术方案成分中含C：0.05％-0.12％，Mn：0.80％-2.2％，Nb：0.01％-0.10％，B：0.0005％-0.0030％。该专利中添加贵重元素Nb，存在连铸坯表面角横裂质量问题，且合金成本高。热轧态屈服强度758-965MPa，抗拉强度862MPa以上，制管困难。4)中国专利CN102936687A，一种110ksi级ERW石油套管用钢带及其生产方法公开的技术方案成分中含C：0.14％-0.22％，Si：0.13％-0.35％，Mn：0.3％-1.2％，Cr：0.1％-1.0％，Mo：0.10％-0.40％。该专利中添加Cr，冶炼上容易造成微观成分偏析，在轧制和焊接后容易产生过冷组织，造成焊缝附近微裂纹，造成探伤不合格。5)论文“P110钢双相组织的研究”公开的技术方案成分中中C：0.24％，Si：0.25％，Mn：1.2％，Cr：0.5％，Ni：0.021％，Mo：0.021％，Cu：0.017％，P：0.014％，S：0.0058％。该论文中复合添加贵重合金元素Mo、Ni、Cu、Cr，合金成本高。以上公开的专利或文献中，普遍添加合金Cr，容易造成微观成分偏析，在轧制和焊接后容易产生过冷组织，造成焊缝附近微裂纹。有些热轧态强度偏高，制管困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述问题和不足而提供一种具有优良焊接性的P110级高强度电阻焊套管及其制造方法。本专利技术目的是这样实现的：针对目前直缝电阻焊石油套管P110生产存在的技术问题，例如：普遍添加合金Cr，容易造成微观成分偏析，并导致焊缝附近微裂纹产生；热轧态强度达到P110，强度高制管困难等问题，特提出本专利技术的技术方案，成分设计采用低Mo无Cr设计。一种高强度电阻焊(ERW)套管，该套管的成分按重量百分比计如下：C：0.25％-0.30％，Si：0.10％-0.30％，Mn：1.25％-1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Mo：0.05％-0.20％，Cu：0.05％-0.15％，Ti：0.010％-0.030％，Als：0.02％-0.05％，N：≤0.008％，且Ceq≤0.55，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，其余为Fe和不可避免元素。本专利技术设计理由如下：C：为碳化物形成元素，是保证强度的最有效元素，可以提高淬透性和热处理后性能稳定性，保证高温长时间回火时材料强度。碳含量对最终奥氏体、马氏体的碳含量与体积分数有着重要的影响。只有保证足够的碳，才会形成足够的富碳残余奥氏体并能够稳定至室温。如碳含量低，为了调质后能够达到P110级别，则需要添加大量合金元素提高淬透性，提高合金成本。因此，碳含量不宜过低。但当碳含量大于0.5％时，会明显出现淬火脆性以及马氏体脆性，而且碳含量过高将影响产品的焊接性和冲击韧性，其最佳范围是0.25％-0.30％。Si：可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，其最佳范围是0.10％-0.30％。Mn：锰具有固溶强化作用，还能增加奥氏体稳定性，对提高淬透性也有利，有效保证钢的强度。锰可降低马氏体转变温度Ms，增加残余奥氏体的含量，锰对钢板的韧性影响不大。锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。同时锰还可以提高钢的硬度和耐磨性。但锰含量过大，可增加连铸坯的中心偏析倾向，会使钢板中带状组织增多，并且在热处理后保存下来，最终钢板中会含有一定量的带状组织，而贝氏体、马氏体等硬相在带状组织中聚集，使钢板的脆性增加，塑性降低，力学性能下降。其最佳范围是1.25％-1.60％。P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，应控制其含量≤0.020％。S：硫是钢中有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，恶化焊接性能，为保证钢水的高纯净度，应控制其含量≤0.008％。Mo：钼主要通过碳化物及固溶强化形式来能够提高淬透性和回火稳定性，从而达到提高钢的强度和消除回火脆性的作用。钼在相变过程中减缓马氏体板状基体晶界碳化物的析出，改善钢的冲击韧性，消除回火脆性，有利于保持钢的高强度和高韧性，同时，对铁素体有固溶强化作用，提高钢的热强性。钼还对抗腐蚀性能有利，特别是抗氢侵蚀的作用。钼还具有提高板卷整卷性能均匀性的作用。其最佳范围是0.05％-0.20％。Cu：铜可提高淬透性，在热轧和淬火热处理中提高钢的强度。铜还可借助沉淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度电阻焊套管，其特征在于，该套管的成分按重量百分比计如下：C：0.25％‑0.30％，Si：0.10％‑0.30％，Mn：1.25％‑1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Mo：0.05％‑0.20％，Cu：0.05％‑0.15％，Ti：0.010％‑0.030％，Als：0.02％‑0.05％，N：≤0.008％，且Ceq≤0.55，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，其余为Fe和不可避免元素。

【技术特征摘要】
1.一种高强度电阻焊套管，其特征在于，该套管的成分按重量百分比计如下：C：0.25％-0.30％，Si：0.10％-0.30％，Mn：1.25％-1.60％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Mo：0.05％-0.20％，Cu：0.05％-0.15％，Ti：0.010％-0.030％，Als：0.02％-0.05％，N：≤0.008％，且Ceq≤0.55，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，其余为Fe和不可避免元素。2.一种权利要求1所述的一种高强度电阻焊套管的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明浩，黄国建，王杨，孔祥磊，张英慧，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21