CN101376943B - N80q钢级直缝焊石油套管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种N80Q钢级直缝焊石油套管用钢，其化学成分重量百分比为C：0.15～0.35、Si：0.1～0.5、Mn：0.8～1.5、Al：0.01～0.05、Mo：0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还提供用上述钢制造的套管及其制造方法。本发明合金成分设计适当，工艺简便易操作，套管生产成本低廉，可广泛应用于石油天然气开采开发。

Description

N80Q钢级直缝焊石油套管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种直缝电阻焊石油套管用钢、套管及制造方法，更具体地说，是涉及一种N80Q钢级直缝焊石油套管用钢、套管及制造方法。
背景技术
石油及天然气开采用套管一般是根据API(美国石油协会)标准组织生产与供货的。API标准规定，可以用无缝管和直缝焊管制造石油套管。相对于无缝管而言，直缝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。
就直缝焊套管而言，传统的生产工艺是：根据套管性能的需要，设计合适的化学成分；冶炼并轧成热轧板卷；将板卷通过成型和直缝电阻焊方式制成管料；对钢管焊缝或钢管整体进行热处理；并对管端进行适当的螺纹加工，最终生产出合格的石油套管。
就N80-Q钢级石油套管而言，标准规定：钢管的屈服强度Rp0.2在552～758MPa之间，抗拉强度Rm≥689MPa，零度横向冲击≥20J。
一种实现高强度性能要求的方法是获得高强度的热轧钢板，成型、卷取并焊接后仅对焊缝进行热处理来达到API标准规定的性能要求。由于N80-Q钢级套管屈服强度较高，如果按照上述标准规定直接生产热轧板料，会给其后的工序制板和成型带来难度，因此，应考虑先尽量降低热轧板卷强度，然后在焊接后，通过焊后整管热处理，比如通过调质处理可使产品达到N80Q钢级的水平，由于焊缝和管体同时经历了相变，整管热处理能有效的减轻焊缝与管体组织上的差异，消除残余应力，从而提高套管的性能满足API标准规定的要求。
目前，关于焊接后对焊缝热处理生产N80高强度ERW焊接钢管的报道，如JP60187663，采用焊后对焊缝热处理的方式生产N80Q ERW焊接石油套管，其合金设计的化学成分重量百分比为C：≤0.19、Si：≤0.5、Mn：1.0～2.0、Nb：≤0.05、V：≤0.05、Ti≤0.04、Al≤0.05，其余为Fe和不可避免的杂质；US4772771，亦 是采用焊后对焊缝热处理的方式生产N80 ERW焊接石油套管，其合金设计的化学成分重量百分比为C：0.08～0.26、Si：0.1～0.5、Mn：0.8～1.9、Nb：≤0.05、V：≤0.05、Ti≤0.03、B≤0.002，其余为Fe和不可避免的杂质。上述两个专利文献其合金设计方案及套管制造方法均与本发明存在很大不同。
为得到这种N80Q高钢级焊接套管，并尽量控制其热轧板卷的屈服强度，从成分设计角度考虑，应采用较高碳当量的碳锰钢。但是对于连续焊管生产而言，除了需要对板卷边部进行电感应加热熔化后挤压焊接外，还需对两板卷头尾之间进行CO2气体保护焊，以便实现多卷连续生产。因此，从焊接角度出发，必须对板卷的碳当量有所限制。为了能很好的进行板卷头尾对焊，一般都将板卷的碳当量控制在0.40以下。为了在较低碳当量下得到较高强度，并在整管热处理时沿壁厚完全淬透，需要在材料中加入合金元素。
因此，为解决上述问题，本发明的目的在于通过合理的成分和工艺设计，开发出一种焊缝与管体性能一致的高钢级N80Q石油套管，以满足石油天然气开采开发需要。
发明内容
本发明的目的首先是提供一种80ksi钢级直缝焊石油套管用钢。
本发明还提供用上述钢制造的套管。
本发明还提供上述套管的制造方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的N80Q钢级直缝焊石油套管用钢，其化学成分重量百分比如下：C：0.15～0.35、Si：0.1～0.5、Mn：0.8～1.5、Al：0.01～0.05、Mo：0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明化学成分设计的各个合金元素的作用如下：
碳C：C为碳化物形成元素，可以提高钢的强度，太低时效果不明显，太高时会大大降低钢的焊接性能，因此，C的含量在0.15～0.35(以重量百分比计，以下各元素相同)比较合理。
锰Mn：Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，含量小于0.8时作用不明显，含量大于1.5时，大大增加钢中的组织偏析，影响热轧组织的均匀性，因此，Mn的含量在0.8～1.5比较合理。
硅Si：Si加入钢中起到脱氧和改善耐蚀性的作用，但高于0.5，加工和韧 性恶化，因此，Si的含量在0.1～0.5比较合理。
铝Al：Al在钢中起到了脱氧作用和细化晶粒的作用。当加入量低于0.01时，效果不明显，加入量超过0.05，力学性能变差，因此，Al的含量在0.01～0.05比较合理。
钼Mo：Mo主要是通过碳化物及固溶强化形式来提高钢的强度及回火稳定性，含量过高会降低钢的韧性，含量低于0.1效果不明显，因此，Mo的含量在0.1～0.5比较合理。
本发明采用上述的钢制造的套管，其化学成分重量百分比如下：C：0.15～0.35、Si：0.1～0.5、Mn：0.8～1.5、Al：0.01～0.05、Mo：0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质；所述套管通过整管热处理加工而成。
本发明上述套管的制造方法，包括冶炼、浇铸、轧制、冷却、卷取成板、连续成型、电阻焊、整管热处理和管加工，其中，所述的冷却步骤中时间≤20s，冷却至650～750℃卷取；所述的整管热处理工艺为850～950℃加热保温20～60min，水淬后550～650℃加热保温40～100min，回火。
根据本发明所述的制造方法，其中较好地是，所述的卷取成板得到屈服强度320～420MPa的板卷，有利于此后进行的制管成型。
根据本发明所述的制造方法，其中较好地是，所述的轧制步骤中温度为1200～1300℃，终轧温度800～900℃。
根据本发明所述的制造方法，其中较好地是，所述的电阻焊工艺中焊接功率300～700KW，焊接速度5～20m/min，挤压量2～15mm。
根据本发明，钢水经转炉或电炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1200～1300℃加热后轧成板带，板带的终轧温度在800～900℃之间，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到650～700℃以下卷取，得到320～420Mpa低屈服强度的板卷，有利于制管成型。板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率300～700KW，焊接速度5～20m/min，挤压量2～15mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后850～950℃加热保温30～60min后水淬，再经550～650℃加热保温40～100min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到高强度N80石油套管。
本发明具有如下的有益效果：
本发明的N80Q钢级直缝焊石油套管用钢、套管成本低廉、制造工艺可行性好，可广泛应用于石油天然气开采开发，它的成功设计和开发将会带来巨大的经济效益，其市场前景非常巨大。
具体实施方式
下面通过实施例和比较例，更具体地说明本发明。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.16、Si：0.30、Mn：1.0、Al：0.03、Mo：0.24，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1220℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为860℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到690℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为370MPa、抗拉强度Rm为552MPa、延展率A50.8mm％为36.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率510KW、焊接速度12m/min、挤压量6mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后900℃加热保温30min后水淬，再经580℃加热保温40min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为640MPa、抗拉强度Rm为818MPa、延展率A50.8mm％为27.0、零度横向冲击为65J的高强度N80Q石油套管。
实施例2
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.22、Si：0.33、Mn：1.5、Al：0.02、Mo：0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1240℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为870℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到750℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为320MPa、抗拉强度Rm为560MPa、延展率A60.8mm％为34.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率550KW、焊接速度15m/min、挤压量7mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后920℃加热保温25min后水淬，再经550℃加热保温70min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为593MPa、抗拉强度Rm为801MPa、延展率A50.8mm％为25.0、零度横向冲击为78J的高强度N80Q石油套管。
实施例3
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.23、Si：0.30、Mn：1.2、Al：0.04、Mo：0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1270℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为840℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到710℃进行卷取， 得到屈服强度Rp0.2为350MPa、抗拉强度Rm为560MPa、延展率A50.8mm％为35.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率600KW、焊接速度13m/min、挤压量9mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后910℃加热保温20min后水淬，再经635℃加热保温60min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为650MPa、抗拉强度Rm为730MPa、延展率A50.8mm％为27.0、零度横向冲击为75J的高强度N80Q石油套管。
实施例4
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.18、Si：0.20、Mn：0.80、Al：0.04、Mo：0.50，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1290℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为880℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到730℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为370MPa、抗拉强度Rm为560MPa、延展率A50.8mm％为36.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率700KW、焊接速度20m/min、挤压量2mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后850℃加热保温60min后水淬，再经590℃加热保温100min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为630MPa、抗拉强度Rm为820MPa、延展率A50.8mm％为26.0、零度横向冲击为85J的高强度N80Q石油套管。
实施例5
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.22、Si：0.10、Mn：0.90、Al：0.05、Mo：0.40，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1300℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为900℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到720℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为380MPa、抗拉强度Rm为576MPa、延展率A50.8mm％为33.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率450KW、焊接速度8m/min、挤压量15mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后880℃加热保温40min后水淬，再经640℃加热保温55min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为613MPa、抗拉强度Rm为810MPa、延展率A50.8mm％为25.0、零度横向冲击为90J的高强度N80Q石油套管。
实施例6
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.34、Si：0.50、Mn：1.1、Al：0.01、Mo：0.30，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1200℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为800℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到670℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为390MPa、抗拉强度Rm为556MPa、延展率A50.8mm％为37.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率300KW、焊接速度5m/min、挤压量15mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后860℃加热保温60min后水淬，再经650℃加热保温90min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为620MPa、抗拉强度Rm为801MPa、延展率A50.8mm％为24.0、零度横向冲击为65J的高强度N80Q石油套管。
实施例7
本实施例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.30、Si：0.40、Mn：1.0、Al：0.03、Mo：0.20，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1220℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为880℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到650℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为415MPa、抗拉强度Rm为580MPa、延展率A50.8mm％为36.0的板卷。该板卷随后进入连续成型工序，接着在焊接功率650KW、焊接速度13m/min、挤压量8mm条件下进行电阻焊(ERW)。然后950℃加热保温30min后水淬，再经620℃加热保温55min后回火，对焊管进行整体调质热处理。最后，进行管加工，得到屈服强度Rp0.2为645MPa、抗拉强度Rm为801MPa、延展率A50.8mm％为23.0、零度横向冲击为90J的高强度N80Q石油套管。
比较例1
本比较例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.10、Si：0.20、Mn：1.5、Nb：0.05、V：0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1220℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为850℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到580℃进行卷取，得到屈服强度Rp0.2为600MPa、抗拉强度Rm为760MPa、延展率A50.8mm％为22.0的板卷。
比较例2
本比较例钢的化学成分含量(重量百分比计)为C：0.15、Si：0.30、Mn：1.4、Nb：0.05、V：0.03，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢水经转炉冶炼，并连浇铸成板坯。板坯经1250℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为860℃，在轧后20秒中之内，将钢板迅速冷却到560℃进行卷取， 得到屈服强度Rp0.2为610MPa、抗拉强度Rm为780MPa、延展率A50.8mm％为23.0的板卷。
可以看出，采用本发明的钢水经冶炼后在规定的轧制、卷取温度范围内轧成热轧板卷，其力学性能的屈服强度均小于415MPa，易于成型，同时焊后通过整管热处理其性能满足N80Q油套管要求。而未采用本发明的比较例，无法实现本发明目的。

Claims (4)

1.一种N80Q钢级直缝焊石油套管的制造方法，包括冶炼、浇铸、轧制、冷却、卷取成板、连续成型、电阻焊、整管热处理和管加工，其特征在于：
所述套管其化学成分以重量百分比计如下：C：0.15～0.35、Si：0.1～0.5、Mn：0.8～1.5、Al：0.01～0.05、Mo：0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述方法的冷却步骤中冷却时间≤20s，冷却至650～750℃卷取；所述方法的整管热处理工艺为850～950℃加热保温20～60min，水淬后550～650℃加热保温40～100min，回火。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的卷取成板得到屈服强度320～420MPa的卷板。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的轧制步骤中温度为1200～1300℃，终轧温度800～900℃。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的电阻焊工艺中焊接功率300～700KW，焊接速度5～20m/min，挤压量2～15mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101845583B (zh) * 2009-03-25 2015-04-01 宝山钢铁股份有限公司 石油套管用钢及其制造方法
CN102261521B (zh) * 2010-05-25 2014-04-30 宝山钢铁股份有限公司 80Ksi钢级耐磨套管及其制造方法
CN102839324B (zh) * 2011-06-24 2014-07-23 宝山钢铁股份有限公司 一种高频电阻焊石油套管用钢、套管及其制造方法
CN102936682A (zh) * 2012-11-16 2013-02-20 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种n80q钢级石油套管的生产方法
CN105177416B (zh) * 2015-09-11 2017-03-29 山东钢铁股份有限公司 一种炉壳用耐热压力容器钢板及其制造方法
CN114160944B (zh) * 2020-09-11 2023-03-31 宝山钢铁股份有限公司 用于窄搭接电阻焊机的焊缝厚度预测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003129179A (ja) * 2001-10-19 2003-05-08 Sumitomo Metal Ind Ltd ボイラー用電縫鋼管およびその製造方法
CN1780929A (zh) * 2003-05-28 2006-05-31 住友金属工业株式会社 埋设扩管用油井钢管

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003129179A (ja) * 2001-10-19 2003-05-08 Sumitomo Metal Ind Ltd ボイラー用電縫鋼管およびその製造方法
CN1780929A (zh) * 2003-05-28 2006-05-31 住友金属工业株式会社 埋设扩管用油井钢管

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