一种极寒环境用耐低温油井管用钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种极寒环境用耐低温油井管用钢及其制备方法，属于油井管用钢技术领域，解决了现有技术中低温油井管用钢通常Ni含量较高，成本较高的问题。所述极寒环境用耐低温油井管用钢的组分以质量百分比计包括：C:0.10％～0.20％、Mn:2.0％～8.0％、V:0.10％～0.20％、Mo:0.20％～0.60％、Ti:0.01％～0.02％、Si:≤0.50％、Als:≤0.05％、P:≤0.010％、S:≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术的极寒环境用耐低温油井管用钢在具有较高强度水平的同时，兼具较高的韧性以及较好的低温断裂韧性。较好的低温断裂韧性。较好的低温断裂韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种极寒环境用耐低温油井管用钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油井管用钢
，特别涉及一种极寒环境用耐低温油井管用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了满足世界经济对油气资源消耗日益增加的需求，油气资源勘探与开采逐渐向高海拔、深地、深海地区延伸。极地油气开采面临的主要问题是极端的低温环境，这对油气采掘关键部件的选材提出了严峻的挑战。油井管是油气开采的核心部件，其质量直接关系到油井的服役寿命、生产效率和开采成本。极寒环境作业的油井管，除需要承受几百甚至上千个大气压的高强负荷之外，还需避免在低温环境中发生脆性断裂，服役工况及其苛刻。因此对油气开采用油井管提出了更多苛刻的、特殊的性能要求：超低温环境下材料的强韧性尤其是低温断裂韧性问题；管体内外流体温差、井底和地表温差、冷热循环交变应力疲劳性能；蒸汽驱法对油井管材料提出的兼具耐热/冷双重性能要求等等。目前俄罗斯、法国开发的低温/超低温油井管使用环境温度已达
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60℃以下，我国尚未开展过低温和超低温环境用各种油井管材料的研发。因此，亟待开发出极地环境油气资源开发装备用关键材料，保障我国能源战略发展。
[0003]目前，国外低温油井管选材主要包括两类：一类为铁素体低温钢，如低Ni钢、镍铬钼钢等低合金钢；另一类是奥氏体低温钢，如6Ni钢、9Ni钢、36Ni钢等中高合金钢。奥氏体低温钢低温韧性好、一般没有韧脆转变温度，使用更为安全，但是价格高昂，难以应用在大批量的油井管中。铁素体低温钢价格较为低廉，但是其有明显的韧脆转变温度，低温韧性较差，在使用过程中容易发生脆断，给油气开采带来巨大的经济损失。为确保具有一定的低温韧性，现有低温油井管选材通常Ni含量较高，造成成本较为昂贵。

技术实现思路

[0004]鉴于上述情况，本专利技术旨在提供一种极寒环境用耐低温油井管用钢及其制备方法，用于解决现有低温油井管用钢通常Ni含量较高，成本较高的问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种极寒环境用耐低温油井管用钢，极寒环境用耐低温油井管用钢的组分以质量百分比计包括：C:0.10％～0.20％、Mn:2.0％～8.0％、V:0.10％～0.20％、Mo:0.20％～0.60％、Ti:0.01％～0.02％、Si:≤0.50％、Als:≤0.05％、P:≤0.010％、S:≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0007]在一种可能的设计中，极寒环境用耐低温油井管用钢的组分以质量百分比计包括：C:0.11％～0.20％、Mn:3.0％～7.0％、V:0.11％～0.20％、Mo:0.25％～0.60％、Ti:0.01％～0.02％、Si:0.20％～0.50％、Als:≤0.05％、P:≤0.010％、S:≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0008]在一种可能的设计中，极寒环境用耐低温油井管用钢的室温组织为“回火索氏体+
残余奥氏体”混合组织。
[0009]在一种可能的设计中，极寒环境用耐低温油井管用钢的室温组织中，残余奥氏体体积分数≥5％。
[0010]另一方面，本专利技术还提供了一种极寒环境用耐低温油井管用钢的制备方法，用于制备上述极寒环境用耐低温油井管用钢，包括：
[0011]步骤1、冶炼、浇注得到铸坯或铸锭，铸坯或铸锭冷却形成管坯；
[0012]步骤2、对管坯进行穿孔和热轧得到荒管；
[0013]步骤3、采用在线控冷的方式对荒管进行冷却；
[0014]步骤4、对荒管进行淬火之后再进行回火，得到回火索氏体和残余奥氏体的混合组织的极寒环境用耐低温油井管用钢。
[0015]在一种可能的设计中，步骤2包括：在加热炉中将管坯加热至1100～1200℃，保温1～3h；然后出炉后对管坯进行穿孔热轧成所需尺寸的荒管。
[0016]在一种可能的设计中，步骤3中，将热轧后的荒管进行在线控冷冷却，获得均匀细小的贝氏体组织。
[0017]在一种可能的设计中，步骤4包括：
[0018]S401、淬火：将冷却后的荒管加热到830～920℃，保温0.5～2h后淬水到室温；
[0019]S402、回火：将淬水后的荒管在炉中进行加热至600～680℃，保温时间为3～10h，最后进行空冷或随炉冷却到室温，得到极寒环境用耐低温油井管用钢。
[0020]在一种可能的设计中，S401中，先将炉子加热到830～920℃，然后将荒管装炉，待荒管温度达到830～920℃后，再保温0.5～2h。
[0021]在一种可能的设计中，步骤2中，热轧的终轧温度在850℃以上。
[0022]与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0023]a)本专利技术提供的极寒环境用耐低温油井管用钢通过精确控制钢中C、Si、Mn、V、Mo、Ti等元素的质量百分比，并结合淬火+回火的工艺保证了钢的回火索氏体+残余奥氏体(残余奥氏体体积分数≥5％)混合组织，保证了极寒环境用耐低温油井管用钢在具有较高强度水平的同时，兼具较高的韧性以及较好的低温断裂韧性。保证本专利技术钢能够满足优异的机械性能。
[0024]b)本专利技术通过控制工艺，得到“回火索氏体+残余奥氏体的混合组织，其中残余奥氏体体积分数≥5％，从而得到室温强韧性和低温断裂韧性的理想配合；只有在本专利技术的成分、步骤和温度范围内进行热处理才能使本专利技术成分的钢的强度和韧性匹配，全部达到要求范围。
[0025]c)采用本专利技术成分及方法制得的极寒环境用耐低温油井管用钢具有良好的综合力学性能，其屈服强度≥760MPa，抗拉强度≥900MPa，屈强比0.8以上，延伸率≥20％，
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60℃冲击韧性≥100J；本专利技术的钢确保了极寒环境服役性能要求，同时该成分体系还大幅度降低了合金成本。
[0026]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0027]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0028]图1为本专利技术的实施例1的钢的微观组织图；
[0029]图2为本专利技术的实施例1的钢的微观组织图；
[0030]图3为本专利技术的实施例5的钢的微观组织图；
[0031]图4为本专利技术的实施例5的钢的微观组织图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。
[0033]本专利技术提供了一种极寒环境用耐低温油井管用钢，极寒环境用耐低温油井管用钢的组分以质量百分比计包括：C:0.10％～0.20％、Mn:2.0％～8.0％、V:0.10％～0.20％、Mo:0.20％～0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极寒环境用耐低温油井管用钢，其特征在于，所述极寒环境用耐低温油井管用钢的组分以质量百分比计包括：C:0.10％～0.20％、Mn:2.0％～8.0％、V:0.10％～0.20％、Mo:0.20％～0.60％、Ti:0.01％～0.02％、Si:≤0.50％、Als:≤0.05％、P:≤0.010％、S:≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的极寒环境用耐低温油井管用钢，其特征在于，所述极寒环境用耐低温油井管用钢的组分以质量百分比计包括：C:0.11％～0.20％、Mn:3.0％～7.0％、V:0.11％～0.20％、Mo:0.25％～0.60％、Ti:0.01％～0.02％、Si:0.20％～0.50％、Als:≤0.05％、P:≤0.010％、S:≤0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的极寒环境用耐低温油井管用钢，其特征在于，所述极寒环境用耐低温油井管用钢的室温组织为“回火索氏体+残余奥氏体”混合组织。4.根据权利要求3所述的极寒环境用耐低温油井管用钢，其特征在于，所述极寒环境用耐低温油井管用钢的室温组织中，残余奥氏体体积分数≥5％。5.一种极寒环境用耐低温油井管用钢的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
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4任一项所述的极寒环境用耐低...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾书君，童帅，梁小凯，孙新军，刘清友，汪兵，
申请(专利权)人：中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：