CN101724793A - 生产非调质n80钢级石油管的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金技术领域，特别是指一种生产非调质N80钢级石油管的工艺。按照本发明提供的技术方案，所述非调质N80钢级石油管的成分如下：C0.34～0.38，Si0.25～0.40，Mn1.45～1.70，V0.11～0.16，P≤0.025，S≤0.025，Als≤0.020，Cu≤0.20，Ni≤0.20，Cr≤0.25；单位为质量百分数。由于该钢种在轧制状态就具备良好的综合力学性能，从而实现取消该钢级的石油管在线常化或调质处理工艺，简化其生产工艺，提高生产效率，降低生产成本。

Description

生产非调质N80钢级石油管的工艺

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是指一种采用合金化非调质钢和控制轧制工艺生产N80钢级石油管的工艺技术。

背景技术

目前，国内外N80钢级石油管生产工艺主要仍为热变形后采用调质热处理，这种工艺能耗高、工序多，导致生产成本高。

通过对“非调质N80钢级石油管的工艺”的研究试验，采用无在线常化-正火控轧工艺和36Mn2V钢种的连铸坯，可以生产出符合API标准要求的N80钢级石油管。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用合金化非调质钢及控温轧制工艺生产N80钢级石油管，由于该钢种在轧制状态就具备良好的综合力学性能，从而实现取消该钢级的石油管在线常化或调质处理工艺，简化其生产工艺，提高生产效率，降低生产成本。

按照本发明提供的技术方案，所述非调质N80钢级石油管的成分如下：C0.34～0.38，Si0.25～0.40，Mn1.45～1.70，V0.11～0.16，P≤0.025，S≤0.025，Als≤0.020，Cu≤0.20，Ni≤0.20，Cr≤0.25；单位为质量百分数。

生产所述非调质N80石油管的工艺包括如下步骤：

a、加热：管坯在环形炉中加热至1250～1280℃，加热时间在3小时以上，以保证管坯加热均匀；

b、穿孔：将加热后的热管坯在穿孔机上穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1200℃以上；

c、连轧：将穿孔后的毛管经限动芯棒连轧机组连轧后经脱管机脱管，再经传输辊道传输至定径机组；传输速度控制在1.6～1.8m/s，较正常传输速度降低了20％～10％，传输速度的适当降低有利于控制毛管冷却达到晶粒长大，提高强度的目的；

d、定径：经连轧后形成的荒管再经定经机组定径，形成钢管；定径时的终轧温度控制在800～850℃；

e、冷床风机冷却：钢管进入冷床后使用风机快速冷却。

采用非调质钢比用调质钢生产油井管有如下优点：(1)节约能源；(2)减少生产工序，提高成品钢管尺寸精度的稳定性；(3)简化生产工艺，缩短生产周期，降低成本；(4)改善劳动条件，实现清洁生产。此外，采用36Mn2V钢种生产符合API标准的N80石油管较之以34Mn2VN钢种生产具有原料价格低的成本优势。

具体实施方式

由于N80钢级石油管产品除要求具有高强度外，还需满足产品在使用过程中对塑性、韧性等的技术要求。因此，钢中碳及合金元素的含量配比要科学合理，并力求将钢中有害元素、非金属夹杂及气体含量降到最低限度。

为此，只有适当降低钢中的碳含量，才能满足钢管在使用中对塑性和韧性的要求，本发明采用合金强化与工艺强化的双重工艺来达到高强度并使其具有一定的塑性和韧性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

1)钢种选择

最初本发明采用33Mn2V的钢种进行试验，试验结果并不理想，冲击功不能满足API规定要求。

经过分析，决定采用36Mn2V的钢种进行试验，试验结果符合API标注要求。满足大生产的条件，采用此工艺可进行大批量的生产。其化学成分见表1。

表136Mn2V钢的化学成分(wt％)

C	Si	Mn	V	P	S	Als	Cu	Ni	Cr
										0.34～0.38	0.25～0.40	1.45～1.70	0.11～0.16	≤0.025	≤0.025	≤0.020	≤0.20	≤0.20	≤0.25

2)制定工艺路线

采用加热-穿孔-MPM连轧-定径-冷床风机冷却的工艺路线，生产过程控制轧制速度、轧制温度，从而达到提高钢级的目的。

具体工艺如下：

1、加热：管坯在环形炉中加热至1250～1280℃，加热时间在3小时以上，从而保证管坯加热均匀。

2、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1200℃以上。

3、MPM连轧：毛管经限动芯棒连轧机组(MPM)连轧后脱管，经传输辊道传输至定径机组，传输速度控制在1.6～1.8m/s，较正常传输速度降低了20％～10％，传输速度的适当降低有利于控制毛管冷却达到晶粒长大，提高强度的目的。

4、定径：经连轧后形成的荒管再经定径机组定径，，形成钢管；定径时的终轧温度控制在800～850℃。

5、冷床风机冷却：钢管进入冷床后使用风机快速冷却。

采用本工艺方法减少了常化-再加热工序，可使生产线缩短，节省生产成本，提高生产效率。利用本工艺方法已大批量生产非调质N80石油管，其中大口径石油管(Φ339.7mm规格非调质N80套管)成功生产，经检验全部符合API标准的各项性能要求。

本发明通过选用合适的钢种，严格控制各机组的变形制度，速度制度，控制终轧温度及冷却速度等方法成功轧制了非调质N80钢级石油管。

本发明减少了传统的常化-再加热工序，可使生产线缩短，节省生产成本，提高生产效率。采用本工艺方法生产的非调质N80石油管性能符合API标准。

下面以Φ339.7套管的生产为例：

N80钢级的Φ339.7×13.06mm套管；

①使用的管坯：Φ330mm×2.15m；

        材质：36Mn2V；

②穿孔毛管规格：Φ376×18.75×8360mm；

③连轧荒管规格：Φ344.8mm×13.4mm×129200mm；

④切头尾后成品管规格：Φ339.7mm×13.06mm×11800mm；

热变形工具：

顶头规格：Φ328mm顶头；

导板规格：330mm导板；

芯棒规格：Φ326.5mm芯棒；

顶杆规格：Φ300顶杆；

终轧温度：810℃；

成品套管机械性能见下表：

规格	钢级	钢号	屈服强度MPa	抗拉强度MPa	伸长率％	Akv1	Akv2	Akv3	尺寸
										339.7*13.06套管	N80-1	36Mn2V	565	790	26	19	16	21	7.5T

所述限动芯棒连轧管机组的英文缩写为MPM，即Multi-Stand Pipe Mill的缩写，是无缝钢管生产中的重要设备。限动芯棒连轧管机在整个轧制过程中对芯棒的运行加以控制，使其以设定的恒定速度前进，轧制过程结束时，由脱管机将荒管与芯棒分离后，荒管被移送到下道工序进一步加工；芯棒则返回，拨出轧制线后，冷却、润滑后循环使用。

脱管机是限动芯棒连轧管机组的组成部分，在轧制过程结束时，脱管机将荒管与芯棒分离，然后荒管被移送到下道工序进一步加工。

定径机组是热轧钢管生产中对荒管进行定径加工的轧机。

终轧温度是定径机组中最后一个机架的轧后温度，也就是所有轧制工序完成后的温度。

所述冷床是无缝钢管生产中使轧制后成品管冷却至常温的一种常用机械装置。

管坯经穿孔后的管子通常称为毛管，毛管经连轧后的管子通常称为荒管。

Claims (2)

1.非调质N80钢级石油管，其特征在于，所述石油管的成分如下：C0.34～0.38，Si0.25～0.40，Mn1.45～1.70，V0.11～0.16，P≤0.025，S≤0.025，Als≤0.020，Cu≤0.20，Ni≤0.20，Cr≤0.25；单位为质量百分数。

2.生产权利要求1所述非调质N80石油管的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

a.加热：管坯在环形炉中加热至1250～1280℃，加热时间在3小时以上，以保证管坯加热均匀；

b、穿孔：将加热后的热管坯在穿孔机上穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1200℃以上；

c、连轧：将穿孔后的毛管经限动芯棒连轧机组连轧后经脱管机脱管，再经传输辊道传输至定径机组；传输速度控制在1.6～1.8m/s，较正常传输速度降低了20％～10％，传输速度的适当降低有利于控制毛管冷却达到晶粒长大，提高强度的目的；

d、定径：经连轧后形成的荒管再经定经机组定径，形成钢管；定径时的终轧温度控制在800～850℃；

e、冷床风机冷却：钢管进入冷床后使用风机快速冷却。