扩管性优异的钢管以及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种扩管性优异的钢管以及其制造方法。该钢管以质量％计含有Ｃ：０．１～０．４５％、Ｓｉ：０．３～３．５％、Ｍｎ：０．５～５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１～０．８％（在Ｓｉ的含量为１．５％以上的情况下该ｓｏｌ．Ａｌ的含量应小于０．１％）、Ｎ：０．０５％以下以及Ｏ：０．０１％以下，且剩余部分由Ｆｅ以及杂质构成，该钢管具有６００ＭＰａ以上的拉伸强度以及满足下述式（１）的均匀伸长率。例如，在将具有上述化学组成的钢管加热到７００～７９０℃之后、以在７００～５００℃的温度区域中的平均冷却速度为１００℃／分钟以上的冷却能对该加热后的钢管进行强制冷却至１００℃以下的温度区域，从而获得该钢管。ｕ－ｅ１≥２８－０．００７５ＴＳ．．．（１）其中，ｕ－ｅ１为均匀伸长率（％），ＴＳ为拉伸强度（ＭＰａ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种例如能够用于挖掘油井以及气井、且在井中能够扩管的钢管以及 其制造方法。
技术介绍
在用于从油田、气田中开采原油、天然气的井中，用于防止被挖掘的井的侧壁发生 崩塌的壳体通常为套管构造，在靠近地表的部位上设有数层壳体。在该情况下，必须挖掘具 有与数层壳体对应的直径的井，挖掘费用昂贵。近年来，为了解决上述问题，一直致力于开 发能在井中扩管的可扩展壳体(expandable casing)技术。采用该技术，相比现有技术能 够通过挖掘小径的坑而完成挖井操作，从而能够期待大幅降低成本。但是，若想要利用从井的上部到下部的直径完全相同的挖掘坑形成井，扩管率会 变得非常大，因此在使用现有技术的油井管的情况下，存在扩管时一部分油井管的壁厚变 薄而开孔、产生较大程度的弯曲等问题，实用化的困难较大。关于扩管性优异的钢管，公开 了下述专利技术。在专利文献1中公开了一种关于扩管性优异的油井用无缝钢管的专利技术，其特征在 于，该钢管具有规定的化学组成，且在组织中含有相分率为5体积％以上的残留Y相。在专利文献2中公开了一种关于扩管用无缝油井钢管的专利技术，该钢管具有规定的 化学组成，且规定了 Mn、Cr以及Mo的含量关系、C、Si、Mn、Cr以及Mo的含量关系。专利文献1 日本特开2006-9078专利文献2 日本特开2005-146414在专利文献1以及2中，公开的均是与想要提高扩管性的钢管有关的技术。但是， 由上述文献的实施例得知，在拉伸强度为700 SOOMPa的材料中，均勻伸长率顶多为21 %， 并不能获得充分的扩管性能。因此，本专利技术人等在为了进一步提高扩管性、重要的是增大均勻伸长率的值这一 见解的基础上，进行了研究以创造出均勻伸长率较高的材料。结果弄清了现有技术一直作 为油井用无缝钢管的主流材料使用的回火马氏体钢的均勻伸长率普遍较低。根据本专利技术 人等的深入研究，得知这是因为回火马氏体的组织是由极其均勻的铁素体系的单一相构成 的。因此，本专利技术人等调查了金属组织对均勻伸长率的影响，结果得到下述见解。(a)若采用油井用无缝钢管的热处理方法的主流方法即淬火处理，则会获得均勻 的马氏体组织，即使实施回火处理，也还是形成为铁素体系的单一组织，因此从提高均勻伸 长率的观点出发，淬火处理不是适合的热处理。(b)在将油井用无缝钢管加热到淬火温度之后使该钢管自然冷却的情况下，金属 组织形成为铁素体与珠光体(pearlite)的混合组织，若以相同的强度等级进行比较，则大 幅提高了均勻伸长率。结果可知，若金属组织不是由单一相构成、而是软质的铁素体相与硬 质的珠光体的混合组织，则能够获得良好的均勻伸长率。(c)但是，在金属组织是铁素体与珠光体的混合组织的情况下，油井管必需的强度和韧性不够充分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种扩管性优异的钢管，该钢管具有600MPa以上的拉伸 强度、且即使以大扩管率进行扩管加工也不会使一部分钢管的壁厚变薄而开孔、或产生较 大程度的弯曲。本专利技术的目的还在于提供一种上述钢管的制造方法。本专利技术人等从合金组成、热处理温度、冷却速度、冷却模式等观点出发，进行了潜 心研究，完成了本专利技术。本专利技术的主旨在于提供下述⑴ (7)所述的扩管性优异的钢管以及下述⑶ (10)所述的扩管性优异的钢管的制造方法。(1) 一种扩管性优异的钢管，其特征在于，以质量％计含有C :0. 1 0. 45%, Si 0. 3 3. 5%、Mn :0. 5 5%、P :0. 03% 以下、S 0. 01% 以下、sol. A1 :0. 01 0. 8% (在 Si的含量小于1.5%的情况下该sol. A1的含量应为0. 以上)、N:0.05%以下以及0 0. 01 %以下，且剩余部分由Fe以及杂质构成，该钢管具有600MPa以上的拉伸强度以及满足 下述式(1)的均勻伸长率。u-el 彡 28-0. 0075TS ... (1)其中，u-el为均勻伸长率(％ )，TS为拉伸强度(MPa)。(2)根据上述(1)所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％计还含 有Cr 以下以及Cu :3.0%以下的这两种元素中的1种或2种元素。(3)根据上述(1)或(2)所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％ 计还含有Mo 以下。(4)根据上述(1) (3)所述中任意一项的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢 管以质量％计还含有Ni 以下。(5)根据上述(1) (4)中任意一项所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢 管以质量％计还含有从Ti 0. 3%以下、Nb 0. 3%以下、V 0. 3%以下、Zr 0. 3%以下以及 B 0. 01%以下这些元素中选出的1种以上的元素。(6)根据上述(1) (5)中任意一项所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢 管以质量％计还含有从Ca 0. 01%以下、Mg 0. 01%以下以及REM :1. 0%以下这些元素中选 出的1种以上的元素。(7)根据上述(1) (6)中任意一项所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢 管还具有满足下述式(2)的均勻伸长率。u-el ≥ 29. 5-0. 0075TS ... (2)其中，u-el为均勻伸长率(％ )，TS为拉伸强度(MPa)。(8) 一种扩管性优异的钢管的制造方法，其特征在于，在将具有技术方案(1) (6)中任意一项所述的化学组成的钢管加热到700 790°C之后，以在700 500°C的温度 区域中的平均冷却速度为100°C /分钟以上的冷却能将该钢管强制冷却至100°C以下的温 度区域。(9) 一种扩管性优异的钢管的制造方法，其特征在于，在将具有技术方案(1) (6)中任意一项所述的化学组成的钢管加热到700 790°C之后，以在700 500°C的温度区域中的平均冷却速度为100°c /分钟以上的冷却能将该钢管强制冷却至250 450°C的 温度区域，然后以250 450°C的温度区域均热10分钟以上，之后将该钢管冷却至室温。(10) 一种扩管性优异的钢管的制造方法，其特征在于，在将具有技术方案(1) (6)中任意一项所述的化学组成的钢管加热到700 790°C之后，以在700 500°C的温度 区域中的平均冷却速度为100°C /分钟以上的冷却能将该钢管强制冷却至大于250°C且小 于等于450°C的温度区域，之后以在该强制冷却的结束温度 250°C的温度区域中的平均 冷却速度为10°C /分钟以下的条件冷却该钢管，然后将该钢管冷却到室温。利用本专利技术的制造方法获得的钢管具有600MPa以上的拉伸强度，并且即使以大 扩管率进行扩管加工，也不会使一部分钢管的壁厚变薄而开孔、或产生较大程度的弯曲。附图说明图1是以拉伸强度以及均勻伸长率整理本专利技术例以及比较例的结果后得到的图。 具体实施例方式本专利技术的钢管具有600MPa以上的拉伸强度，并且具有优异的扩管性。另外，本发 明的钢管的制造方法在制造出具有规定的化学组成的钢管之后，对该钢管实施规定的热处 理从而提高钢管的扩管性。首先，说明本专利技术的钢管的化学组成，然后说明热处理条件以及 其限定理由。1.化学组成C :0. 1 0. 45%C是决定钢管强度的基本元素。更具体而言，C具有在实施后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩管性优异的钢管，其特征在于，以质量％计含有Ｃ：０．１～０．４５％、Ｓｉ：０．３～３．５％、Ｍｎ：０．５～５％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１～０．８％，Ｎ：０．０５％以下以及Ｏ：０．０１％以下，且剩余部分由Ｆｅ以及杂质构成，其中，在Ｓｉ的含量小于１．５％的情况下，该ｓｏｌ．Ａｌ的含量为０．１％以上，该钢管具有６００ＭＰａ以上的拉伸强度以及满足下述式（１）的均匀伸长率，ｕ－ｅ１≥２８－０．００７５ＴＳ．．．（１）其中，ｕ－ｅ１为均匀伸长率，其单位是％，ＴＳ为拉伸强度，其单位是ＭＰａ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-10-30 2007-281613一种扩管性优异的钢管，其特征在于，以质量％计含有C0.1～0.45％、Si0.3～3.5％、Mn0.5～5％、P0.03％以下、S0.01％以下、sol.Al0.01～0.8％，N0.05％以下以及O0.01％以下，且剩余部分由Fe以及杂质构成，其中，在Si的含量小于1.5％的情况下，该sol.Al的含量为0.1％以上，该钢管具有600MPa以上的拉伸强度以及满足下述式(1)的均匀伸长率，u-e1≥28-0.0075TS...(1)其中，u-e1为均匀伸长率，其单位是％，TS为拉伸强度，其单位是MPa。2.根据权利要求1所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％计还含有Cr 1. 5%以下以及Cu 3. 0%以下的这两种元素中的1种或 2种元素。3.根据权利要求1或2所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％计还含有Mo 以下。4.根据权利要求1 3中任意一项所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％计还含有Ni 以下。5.根据权利要求1 4中任意一项所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％计还含有从Ti 0. 3%以下、Nb 0. 3%以下、V 0. 3%以下、Zr 0. 3%以 下以及B :0. 01%以下这些元素中选出的1种以上的元素。6.根据权利要求1 5中任意一项所述的扩管性优异的钢管，其特征在于，该钢管以质量％计还含有从Ca 0. 01%以下、Mg 0. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤邦夫，荒井勇次，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]