本发明专利技术提供一种高强度ＥＲＷ焊接套管用钢，其化学成分的重量百分比为：Ｃ：０．１８～０．３０；Ｓｉ：０．１５～０．５０；Ｍｎ：０．９～１．５；Ｔｉ：０～０．０３；Ｖ：０．０６～０．２５；Ｃｒ：０～０．６；Ｂ：０～０．００４；Ａｌ：０．００２～０．０４；Ｃａ：０～０．０１；Ｚｒ：０～０．０５，其余为Ｆｅ和不可避免杂质。本发明专利技术还提供利用上述钢制成的焊接套管及其生产方法。本发明专利技术所生产的钢制成的热轧板卷在不同的冷速下均可获得强化的铁素体组织，因而其屈服强度对冷却速度不敏感，保证了焊接套管的可制造性。
High strength ERW welding sleeve steel, bushing and production method thereof
The invention provides a high strength ERW steel welded casing, the weight percentage of its chemical composition is C:0.18 ~ 0.30; Si:0.15 ~ 0.50; Mn:0.9 ~ 1.5; Ti:0 ~ 0.03; V:0.06 ~ 0.25; Cr:0 ~ 0.6; B:0 ~ 0.004; Al:0.002 ~ 0.04; Ca:0 ~ 0.01; Zr:0 ~ 0.05, the rest is Fe and the inevitable impurities. The invention also provides a welding sleeve made of the steel and a production method thereof. The hot-rolled steel coil produced by the present invention can obtain a strengthened ferritic structure at different cooling speeds, so that its yield strength is insensitive to the cooling rate, and the manufacturability of the welding sleeve is ensured.
【技术实现步骤摘要】
一种高强度ERW焊接套管用钢、套管及其生产方法駄领域本专利技术涉及一种石油套管用钢，具体涉及一种高强度热轧钢板、用该钢板制成的ERW 套管及其生产方法。背景駄石油及天然气开采用套管一般而言是根据API标准组织生产与供货的。API标准规定， 石油套管有无缝管和焊管两种类型。相对于无缝管而言，焊管具有生产效率高、尺寸精度好、 规格范围宽、成本低等显著特点，因此是生产厂家与油田用户的首选品种， 一直受到市场的 青睐。N80钢级ERW套管是一种高强度钢管，API标准规定，其屈服强度R^须在552-758 MPa之间，抗拉强度Rto须大于689MPa。 ERW套管的生产工艺是-炼钢一连[热车L成板 ^板巻头尾剪切对焊一板带成型一在线焊S焊缝热处理或整管热处理一管加工一出厂 检验等。板巻头尾剪切对焊工序是实现多巻遊卖生产、体现ERW焊管生产效率的关键工序。 但是由于板巻头尾对焊要求材料的碳当量剩氏，否则容易造成钢板断带，严重影响生产效率。从生产工艺来看，焊管产品可以经过两种途径来实现目标的高强度性能要求。 一种是通 过焊后整管热处理，比如通过调质处理可以方便地获得80钢级的套管产品。这种生产方式由 于焊缝和管体同时经历了相变，有利于提高焊缝的同质化程度。但整管调质也具有明显的缺 点，其一，在设备上要求生产厂家具有整管热处理的配套设备。如果生产厂家没有相关装备， 则不能生产高 艘套管；其二，由于淬火导致套管不圆度的增大，使得焊接套管丧失其天生 的高抗辦寺性；其三，由于经过整管热处理，套管的生产成本明显提高。另一种实现高强度 性能要求的方法是首先获得性能合乎要求的高强度的热轧钢板，焊接后1CT焊纟iffl行热处理， 使得焊纟Iii到所要求的强度。这种焊缝热处理方式没有整管热处理方式所具有的不利因素。高强度ERW套管生产的要点之一是板带成型工序。由于制管时板带成型而弓l入的加工 硬化的作用，与板巻相比，管体屈服强度会有所提高，抗拉强度会因材料损伤而略有降低。 实践表明，成型后管体屈服强度较板巻升高约50-100MPa，抗拉强度可以下降约10-30MPa^这 样，对于N80钢级高强度套管来说，理想的板巻屈服强度应该控制在552-700MPa而抗拉强 度应该控制在710MPa以上。生产高强度的热车L钢板一般采取控制冷却工艺。从生产角度而言，是在终轧后通过水帘 冷却至一定的温度后巻取来实现的。水帘冷却是将终轧后ag仍在85(TC以上的钢板快速冷却至低温巻取来达到高效生产的目的。然而大生产中会遇到很多不确定的因素。如不同产线 的冷却能力不同，使得相同钢种热车L钢板的力学性能存在很大的差异；再如即使在相同的冷 却条件下同一钢种由于所生产钢板的厚度不同，钢板的力学性能也会存在明显的差异；再如 由于季节变4m水温和钢板自冷却能力的影响，可能导致夏天和冬天生产的钢板在力学性能 上存在巨大差异。实践证明，由于各种因素的综合作用，控冷过程中钢板的7令却速度可能的 变化范围是1-30°C/S。从控制冷却的材料学意义而言，水帘冷却的目的是抑制或避免奥氏体 分解，如将高温钢板在15s内从奥氏体区冷却至40trC-65(TC中温区巻取，而对于一继附中来 说这一温度区间恰是贝氏体转变区间。巻取过程和堆放期间具有一定的保温和均温的作用， 贝氏体转变刚好在这一温度区间进行。在实验室里可以方便的实现这一过程。控冷过程中 l-3(TC/s的冷速变化范围是巨大的，其临界温度分别对应着相当于空冷和水淬的7衬卩速度。 而不同的冷却速度必然生成不同的mM组织。因此，生产上为了实现钢板高强度而带来的可 制造性受影响的问题一直是人们关注的对象和研发的焦点。专利文献JP56035749A提供了生产ERW套管的一禾中方法，该套管成分中不含Ti、 Nb、 V、 Cr等强化元素，虽然可以实现高强度的要求，但Si含量高达P/。，悍接时焊缝容易形成 灰斑，严重影响焊缝质量，并且碳当量高达0.8无法实现剪切对焊，见表1。专利文献 JP09029460A、 JP54097523A、 JP56069354A、 JP59047364A提供的钢材成分中均添加了 Cu， 虽然可能实现生产高强度套管的要求，但是由于Cu在室温基本不溶于铁素体而以s-Cu或面 心立方a-Cu的形式析出，并可使钢的强化效果对于冷却速度的敏感性很大；而专利文献 JP57131346A、 JP58093855A、 JP59096244A提供的钢材成分中都含有昂贵的Ni元素，合金 成本较高，另外JP57131346A、 JP58093855A提供的钢材成分中Si含量也较高，难以获得优 良的焊缝性能。表l列出了本专利技术与现有技术的成分对比。表l所列的日本产品含有昂贵的 Mo元素，所生产的套管成本太高。一般而言，低合金钢的室温组织有铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、碳化物等，这几 种组织的强度依次升高。对于低合金钢来说，空冷的微观组织为铁素体和珠光体，更高的冷 却速度则对应着非平衡的贝氏体或马氏体组织。对于油套管， 一般供货技术^^牛上规定不允 许存在马氏体。要使钢中不存在马氏体，从成分设计或工艺控制上还是容易实现的，现场生 产上存在的问题往往是冷却能力的不足致使控冷过程中奥氏体发生^0，最终使得钢板的微 观组织和力学性能无法满足设计的要求。本专利技术着眼于提高热车L钢板力学性能的稳定性而允许^ E组织上存在差异，设计出一种 在实际生产的极限冷速范围内力学性能对冷却速度不敏感的钢种。因此，本专利技术的目的在于 提供一种高强度ERW焊接套管用钢，在保证高强度的同时也确保了钢板的可制造性。同时，4本专利技术也提供一种禾佣上述高强度钢制造的ERW套管，以满足生产中对套管强度和焊接性能的要求。此外，本专利技术的目的还在于提供一种生产上述ERW套管的方法，该方法工艺简 单，便于操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提供了一种高强度ERW焊接套管用钢，其化学成分的重量百分比为C:0.18^0.30; Si: 0.15^0.50; Mn: 0.9~1.5; Ti:0^).03; V:0.06~0.25; Cr:0~0.6; B: 0~0.004; Al: 0.002~0.04; Ca:(H).01; Zr:0W.05，其余为Fe和不可避免杂质。在本专利技术的一个优选实施方案中，化学成分中含Nb的重量百分比为(M).03。本专利技术主要合金成分设计机理如下C (碳)随C含量的增高，焊接性能降低，按重量百分比，C含量不宜大于0.3，但是C含量太低将有损材料的强度，抗粘扣性能差，按重量百分比，宜采用含碳量0.18-0.30。Si (硅)脱氧元素，固溶于铁素体以提高钢的屈服强度，但同时要损失塑性和韧性，是焊接时产生焊接灰斑的主要原因。按重量百分比，宜采用硅含量为0.15 0.5。Mn (锰)主要溶于铁素体起强化作用，用来提高铁素体的强度，但含量太高时偏析严重，局部会产生马氏体，按重量百分比，宜采用Mn含量为0.9-1.5。Ti (钛)强碳氮化物形成元素，形成TiN、 TiC在均热和再加热过程中均可以细化奥氏 体晶粒，提高焊缝的力学性能；若含量太高，易形成粗大的TiN，达不到添加的目的。按重 量百分比，宜采用含量0-0.03。V (钒)钒的碳氮化物在铁素体中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度ＥＲＷ焊接套管用钢，其特征在于，其化学成分的重量百分比为：Ｃ：０．１８～０．３０；Ｓｉ：０．１５～０．５０；Ｍｎ：０．９～１．５；Ｔｉ：０～０．０３；Ｖ：０．０６～０．２５；Ｃｒ：０～０．６；；Ｂ：０～０．００４；Ａｌ：０．００２～０．０４；Ｃａ：０～０．０１；Ｚｒ：０～０．０５，其余为Ｆｅ和不可避免杂质。
【技术特征摘要】
1、一种高强度ERW焊接套管用钢，其特征在于，其化学成分的重量百分比为C0.18～0.30；Si0.15～0.50；Mn0.9～1.5；Ti0～0.03；V0.06～0.25；Cr0～0.6；；B0～0.004；Al0.002～0.04；Ca0～0.01；Zr0～0.05，其余为Fe和不可避免杂质。2、 根据权利要求1所述的高5艘ERW焊接套管用钢，其特征在于，所述化学成分中含 Nb的重量百分比为(M).03。3、 根据权禾腰求1戶腿的高强度ERW焊接套管用钢，其特征在于，所述钢的碳当量为 Ceq<0.5。4、 一种高强度ERW焊接套管，所述焊接套管采用如权利要求1所述的钢生产，其特征在于，所述焊接套管的化学成分的重量百分比为C: 0.18~0.30; Si: 0.15~0.50; Mn: 0.9~1.5;Ti: 0~0.03; V: 0.06~0.25; ...
【专利技术属性】
技术研发人员：田青超，董晓明，
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]
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