一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯及其生产工艺，热轧圆管坯的组成成分按质量百分数计为：C：0.18～0.24％、Si：0.25～0.35％、Mn：0.45～0.55％、P：≤0.015％、S：0～0.005％、Cr：2.80～3.20％、Mo：0.38～0.44％、Cu：0.20～0.30％、Ti：0.015～0.030％、Al：0.020～0.030％、V：≤0.020％、H：≤1.5ppm、O：≤40ppm、N：≤100ppm，余量为Fe和不可避免的杂质，屈服强度为758

【技术实现步骤摘要】
一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯及其生产工艺


[0001]本专利技术属于合金钢
，具体涉及一种海洋油气钻探用抗CO2腐蚀油套管热轧圆管 坯及其生产工艺。

技术介绍

[0002]海洋油气钻探具有其特殊性，油套管的工作环境复杂，要求其性能要能够满足环境的考 验。现有油套管钢种的关键成分控制为C：0.26～0.28％、Si：0.19～0.25％、Mn：0.67～0.77％、 P≤0.012％、S：0～0.003％、Cr：0.96～1.03％、Mo：0.33～0.38％、Cu：≤0.10％、Ti：0.010～ 0.020％、Al：0.020～0.030％、Nb：0.016～0.020％、H：≤1.5ppm、O：≤40ppm、N：≤100ppm， 余量为Fe和不可避免的杂质，其屈服强度为655
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758Mpa，最小抗拉强度≥724MPa，冲击功 (
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20℃)≥35J，强度、韧性的力学性能和耐蚀性难以满足应用需求。同时为了满足海洋钻探 的性能需求，对钢水纯净度要求苛刻，现有生产工艺的热轧圆管坯非金属夹杂物较多，圆管 坯低倍质量、中心疏松、一般疏松、中心偏析难以满足海洋油气钻探用成品管的致密度和质 量要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种抗CO2腐蚀油套 管热轧圆管坯及其生产工艺，满足海洋油气钻探应用需求。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯，其组成成分按质量百分数计为：C：0.18～0.24％、 Si：0.25～0.35％、Mn：0.45～0.55％、P：≤0.015％、S：0～0.005％、Cr：2.80～3.20％、Mo： 0.38～0.44％、Cu：0.20～0.30％、Ti：0.015～0.030％、Al：0.020～0.030％、V：≤0.020％、H： ≤1.5ppm、O：≤40ppm、N：≤100ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0006]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯，优选地，所述热轧圆管坯的屈服强度为758
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956Mpa， 最小抗拉强度≥862MPa，伸长率≥0.6％，
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20℃冲击功≥40J。
[0007]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的化学成分设计原因为：
[0008](1)C：降低C含量有利于提高塑性和热性，改善含有CO2等腐蚀环境下不锈钢的耐腐 蚀性，但C含量再低会影响热轧圆管坯强度，故C含量设计为0.18～0.24％。
[0009](2)Si：Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度、屈服强度和屈服比，但Si过高会 降低钢的塑性和韧性，因此Si含量设计为0.25～0.35％。
[0010](3)Mn：Mn能与Fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小，但 Mn过高会降低钢的塑性，因此Mn含量设计为0.45～0.55％。
[0011](4)Cr：Cr可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆，能提高碳素钢轧制状态的强度 和硬度，使组织细化和均匀分布，使钢有良好的抗CO2腐蚀等耐氧化性腐蚀的作用和热强性， 但Cr过高会影响热轧强度和钢的塑性，降低伸长率和断面收缩率，不利于受力，因此Cr含 量设计为2.80～3.20％。
[0012](5)Mo：Mo能提高淬透性和热强性，进一步提高耐腐蚀性，但Mo过高会出现铁素体 或其他脆性相时韧性降低，因此Mo含量设计为0.38～0.44％。
[0013](6)Cu：增加Cu含量能与P联合改善钢的抗CO2腐蚀性能、提高强度和韧性，但Cu 过高会在热加工时产生热脆、影响塑性，因此Cu含量设计为0.20～0.30％。
[0014](7)Ti：Ti是脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素，有细化晶粒，阻止晶粒长大、提高 钢的塑性和冲击韧性的、增大屈服强度、抗拉强度和屈服比的作用，但Ti过高会降低伸长率、 引起脆化效应，因此Ti含量设计为0.015～0.030％。
[0015](8)Al：Al能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效，提高钢在低温下的韧性，还能 与钼、铜、硅、铬等元素配合使用提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度，但Al 过高会影响钢的热加工性能，恶化钢水的可浇性，同时会造成B类(氧化铝)夹杂物增多， 因此Al含量设计为0.020～0.030％。
[0016](9)V：V可以提高钢材强度、提高强度、韧性和抗氢腐蚀能力，降低钢的过热敏感性， 但V过高会阻碍钢的脱碳，V含量设计为≤0.020％。
[0017](10)P、S：磷易引起塑性、冲击韧性显著降低，硫易降低钢的延展性和韧性，在锻造 和轧制时造成裂纹，磷和硫含量越低越好，因此P含量设计为≤0.015％，S含量设计为0～ 0.005％，
[0018]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，其生产工艺包括将炼钢原料依次经电炉 炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸工序得到连铸圆坯，所述VD真空处理工序按铝线、硅 钙线顺序喂线处理，控制A、B、C、D类夹杂在1.5级以内，DS类夹杂≤1.0级，将连铸圆坯 依次经加热、轧制和坑冷工序得到热轧圆管坯，控制圆管坯的中心疏松、一般疏松、中心偏 析在1.5级以内。
[0019]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，优选地，所述电炉炼钢工序中将炼钢原 料经电炉冶炼得到钢水，电炉出钢终点C≥0.05％，目标碳0.06％≥C≥0.12％，电炉出钢目标 P≤0.008％，目标温度T≥1620℃，出钢过程中，每100
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110t的钢水中加入石灰600kg，促净剂 200kg，出钢铝110
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130kg/炉。
[0020]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，优选地，所述LF精炼工序中白渣保持 时间≥20min，冶炼时间≥40min，每100
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110t钢水采用碳化硅100
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140kg扩散脱氧。
[0021]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，优选地，所述VD真空处理工序控制VD 高真空度≤67Pa，高真空保持时间≥10min，氮气软吹时间≥15min。
[0022]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，优选地，所述连铸工序采用二冷冷却配 合结晶器电磁搅拌、铸流搅拌和末端电磁搅拌，一冷水流量为4000L/min，二冷水一区水流 量为40L/min，二冷水二区水流量为19L/min，结晶器电磁搅拌电流250A、频率为2Hz，铸 流搅拌电流为100A、频率为8Hz，末端电磁搅拌电流为1100A、频率为8Hz，控制拉速为 0.35m/min。
[0023]上述抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，优选地，所述加热工序的加热程序为： 预热段温度预热段温度＜900℃，预热段目标860℃；加热I段时间＞1.05h、加热I段温度 900
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯，其特征在于，其组成成分按质量百分数计为：C：0.18～0.24％、Si：0.25～0.35％、Mn：0.45～0.55％、P：≤0.015％、S：0～0.005％、Cr：2.80～3.20％、Mo：0.38～0.44％、Cu：0.20～0.30％、Ti：0.015～0.030％、Al：0.020～0.030％、V：≤0.020％、H：≤1.5ppm、O：≤40ppm、N：≤100ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯，其特征在于，所述热轧圆管坯的屈服强度为758
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956Mpa，最小抗拉强度≥862MPa，伸长率≥0.6％，
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20℃冲击功≥40J。3.根据权利要求1或2所述的一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，其特征在于，其生产工艺包括将炼钢原料依次经电炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸工序得到连铸圆坯，所述VD真空处理工序按铝线、硅钙线顺序喂线处理，控制A、B、C、D类夹杂在1.5级以内，DS类夹杂≤1.0级，将连铸圆坯依次经加热、轧制和坑冷工序得到热轧圆管坯，控制圆管坯的中心疏松、一般疏松、中心偏析在1.5级以内。4.根据权利要求3所述的一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，其特征在于，所述电炉炼钢工序中将炼钢原料经电炉冶炼得到钢水，电炉出钢终点C≥0.05％，目标碳0.06％≥C≥0.12％，电炉出钢目标P≤0.008％，目标温度T≥1620℃，出钢过程中，每100
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110t的钢水中加入石灰600kg，促净剂200kg，出钢铝110
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130kg/炉。5.根据权利要求3所述的一种抗CO2腐蚀油套管热轧圆管坯的生产工艺，其特征在于，所述LF精炼工序中白渣保持时间≥20min，冶炼时间≥40min，每100
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【专利技术属性】
技术研发人员：轩康乐，张新文，俞杰，单文瑞，朱康宁，
申请(专利权)人：江苏永钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：