CN101054650A - 大口径非调质石油套管用钢 - Google Patents

大口径非调质石油套管用钢 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大口径非调质石油套管用钢。该钢按重量百分比含有：C 0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb 0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％。本发明的有益效果是，联合加入具有较强的析出强化和细化晶粒的能力Nb、V、Ti，提高钢种的强度、硬度和韧性，并将Al作为合金化元素和脱氧元素引入，能较好地满足在生产大口径非调质石油套管过程中对高强度和冲击韧性相匹配的要求。

Description

大口径非调质石油套管用钢
技术领域
本发明涉及石油套管用钢，特别涉及一种大口径非调质石油套管用钢。
背景技术
微合金非调质钢是在中碳钢和中碳锰钢中添加微合金化元素，通过控轧控冷的工艺手段，使其析出强化和细化晶粒而提高强度、硬度和韧性，达到调质钢的性能水平。因省略了调质处理工序，这种新型钢种与调质钢相比，能使总的制造成本降低15％以上。因此，研制出热轧后不经调质处理即可满足需要的、强韧性良好的经济环保型新钢种，具有重大的理论意义和实际应用价值。
目前，非调质石油套管钢的生产通常是在中碳钢和中碳锰钢中添加微合金化元素，但往往只添加一种微合金化元素。通常是添加V，以提高其在线正火的强度，如国内开发的微合金非调质N80级石油套管的钢种35Mn2V、38Mn6V、33Mn2V、36Mn2V、42MnMo7、34Mn2VN、42Mn2V和37Mn2V等。由于只添加一种微合金化元素，钢种冲击韧性的提高有限，因此这些钢种并不能满足在生产大口径非调质石油套管过程中对高强度和冲击韧性相匹配的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大口径非调质石油套管用钢，该钢种能较好地满足在生产大口径非调质石油套管过程中对高强度和冲击韧性相匹配的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的大口径非调质石油套管用钢，其特征是：该钢按重量百分比含有：C 0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb 0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％。
作为本发明的一种优选方案，该钢按重量百分比由下列成分组成：C0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％、Al 0.02～0.05％，其余为Fe和杂质。
在上述优选方案中，所述杂质中P≤0.025、S≤0.020。
在上述优选方案中，该钢的碳当量Ceq.(％)为0.66～0.75％，碳当量Ceq.＝C+Mn/6+V/5。
本发明的有益效果是，联合加入具有较强的析出强化和细化晶粒的能力Nb、V、Ti，提高钢种的强度、硬度和韧性，并将Al作为合金化元素和脱氧元素引入，能较好地满足在生产大口径非调质石油套管过程中对高强度和冲击韧性相匹配的要求。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明大口径非调质石油套管用钢的金相组织图；
图2是本发明大口径非调质石油套管用钢的金相组织图；
图3是本发明大口径非调质石油套管用钢拉力样的划分及编号示意图；
图4是本发明大口径非调质石油套管用钢拉力样检测结果曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的大口径非调质石油套管用钢，其特征是：该钢按重量百分比含有：C 0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb 0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％。
由于Nb、V、Ti具有较强的析出强化和细化晶粒的能力，联合加入多种微合金化元素的效果较单一加入一种微合金化元素的效果好，能够获得珠光体+铁素体金相组织，其中珠光体百分含量达到80～90％，故能提高钢种的强度、硬度和韧性，使之能较好地满足在生产大口径非调质石油套管过程中对高强度和冲击韧性相匹配的要求。
参见图1和图2，金相组织为铁素体+珠光体，晶粒细小(晶粒度10.0级)，且组织均匀，完全满足非调质钢性能要求。
作为本发明的一种优选方案，该钢按重量百分比由下列成分组成：C0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％、Al 0.02～0.05％，其余为Fe和杂质，即Al不仅作为脱氧元素，且以合金化元素加入钢中。
在上述优选方案中，所述杂质中P≤0.025、S≤0.020。
在上述优选方案中，该钢的碳当量Ceq.(％)为0.66～0.75％，碳当量Ceq.＝C+Mn/6+V/5。
Al作为合金元素，严格控制其含量。
实施例：
1.冶炼成分
各实施例冶炼成分如下表：
  炉号   C   Si   Mn   V   Nb   Ti   Al   P   S
  0683613   0.38   0.35   1.68   0.12   0.031   0.014   0.044   0.018   0.012
  0683634   0.40   0.42   1.62   0.10   0.037   0.025   0.030   0.016   0.011
  0683636   0.44   0.57   1.52   0.082   0.049   0.045   0.022   0.017   0.010
2.冶炼操作
在炼钢、浇注过程中，操作、工序控制严格按照规范进行，使钢的化学成分均匀，以确保钢管的性能。
铸坯的T【O】量：20～35PPm，铸坯夹杂物总量：80～110PPm。
钢管成品化学成分允许偏差符合GB/T 222.1984中表2的规定。
3.钢管轧制
在轧制过程中，合理制定轧制节奏、荒管入炉温度、荒管出炉温度、再加热炉步进周期、冷却速度等各种工艺参数，以满足其性能指标。主要的工艺参数如下：
环形炉炉温必须保证出炉钢温：1230±20℃；
采用在线正火工艺，入步进炉钢温500～600℃；
步进炉炉温必须保证出炉钢温：920±20℃；
轧制节奏：Φ244.5≥60秒，Φ339.7≥70秒，步进炉逐齿布料；定径后采用快速冷却。
4.钢管性能检测
钢管性能检测结果如下表：
炉号 批号   屈服(Mpa)   抗拉(Mpa)   延伸(％)   0℃冲击(J)1   0℃冲击(J)2   0℃冲击(J)3   0℃均值(J)
0683613   Y326110213A   650   895   29   20   20   19   20
  Y326110213B   645   880   28   23   23   24   23
0683634   Y326110215A   635   880   28   20   20   23   21
  Y326110215B   620   865   28   21   23   22   22
0683636   Y326110219A   640   875   30   22   21   20   21
  Y326110219B   635   860   30   24   22   20   22
5、沿钢管圆周方向性能检测
为检测钢管沿圆周方向的性能变化情况，短尺管端部取300mm长管环，按图3所示取16件拉力样，依次编号。
检测结果如图4所示，除3号试样较异常外，其余15个试样组成的曲线较平坦，说明钢管径向性能较均匀。

Claims (4)

1.大口径非调质石油套管用钢，其特征是：该钢按重量百分比含有：C 0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb 0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％。
2.如权利要求1所述的大口径非调质石油套管用钢，其特征是：该钢按重量百分比由下列成分组成：C 0.38～0.45％、Si 0.40～0.60％、Mn1.50～1.70％、V 0.08～0.12％、Nb 0.03～0.05％、Ti 0.01～0.15％、Al0.02～0.05％，其余为Fe和杂质。
3.如权利要求2所述的大口径非调质石油套管用钢，其特征是：所述杂质中P≤0.025、S≤0.020。
4.如权利要求2所述的大口径非调质石油套管用钢，其特征是：该钢的碳当量Ceq.(％)为0.66～0.75％，Ceq.＝C+Mn/6+V/5。
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