CN102220547A

CN102220547A - Ct80级连续油管用钢带及其制备方法

Info

Publication number: CN102220547A
Application number: CN 201110154731
Authority: CN
Inventors: 饶添荣; 朱涛
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: CN102220547B

Abstract

本发明公开了CT80级连续油管用钢带，其化学成分重量百分比(％)：C 0.04-0.1％，Si 0.24～0.35％，Mn 0.80～1.85％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 0.4-1.0％，Mo 0.10～0.20％，Als 0.015～0.060％，Nb 0.04-0.08％，Ti 0.01～0.030％，Cu 0.15-0.25％，Ni 0.15-0.25％。其制备方法为：均热温度1150～1250℃；总压下率大于70％，开轧前进行高压水除鳞，精轧开始温度1000～930℃，终轧温度880～780℃；冷却速度30～70℃/s；卷取温度580～430℃。

Description

CT80级连续油管用钢带及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种油汽用管线钢，尤其涉及一种连续油管用钢带及其制备方法。

背景技术

连续管(Coiled Tubing，简称CT)又称挠性油管、蛇形管或盘管，是相对于用螺纹连接下井的常规油管而言的，是卷绕在卷筒上拉直后直接下井的长油管，是由若干段长度在百米以上的柔性管通过对焊或斜焊工艺焊接而成的无接头连续管，长度一般达几百米至几千米，而壁厚一般小于10mm。由于CT在使用中要受到重复弯曲、夹持、受拉等变形，受力状态复杂，因此对材料和制造工艺要求较高。

随着CT技术的进步，其材质也由碳钢发展到调质合金钢、钛合金及复合材料。由于后两种价格高昂，碳钢和调质合金钢价格低廉，现场可焊接，维修方便，所以至今仍为关注的重点，但强度已从低强度向高强度发展。

国外日本公开了连续油管用钢的专利，如JP2001303206，其公布了一种可以用来输送油气的连续油管用不锈钢的制造技术。成分设计中含有较高比例的Cr(9～15％)和Ni(0.7～8％)合金元素，此外，还含有稀有金属Zr(0.005～0.10％)，成本较高。宝钢公开了一项专利“一种CT80级连续油管用钢及其制造方法和应用(专利号200710093968.3)”，其化学成分重量百分比(％)为：C 0.04-0.25％、Si 0.10～0.60％、Mn 0.50～2.0％、P≤0.015％、S≤0.050％、Cr 0.30-1.50％、Al 0.01～0.05％、Nb 0.02-0.13％、Ti 0.01～0.10％、V0.01-0.10％、Mo≤0.30％、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％；其制备方法为：加热温度1150-1250℃，1050-950℃待温，终轧温度780-920℃，冷却速度2-20℃/s，卷取温度400-700℃。该钢带的组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体。该钢种添加了较多的Nb、V、Ti，生产成本较高。其实施例5虽然添加的Nb、V、Ti含量较低，但其Rt0.5只有553-554MPa，离CT80的最低要求552MPa的余量非常小，大规模工业生产时很容易导致性能不合格。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种CT80级连续油管用钢带及其制备方法，该连续油管用钢带强度高、韧性好和焊接性能优、性能稳定，且生产成本较低。

为解决上述技术问题，本发明提供CT80级连续油管用钢带，其化学成分重量百分比(％)为：C 0.04～0.1％，Si 0.24～0.35％，Mn 0.80～1.85％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 0.40～1.0％，Mo 0.10～0.20％，Als 0.015～0.060％，Nb 0.04～0.08％，Ti 0.01～0.030％，Cu 0.15～0.25％，Ni 0.15-0.25％；其余为铁和不可避免的杂质。

本发明优选化学成分：：C 0.04％，Si 0.35％，Mn 0.90％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 1.0％，Mo 0.20％，Als 0.060％，Nb 0.08％，Ti 0.030％，Cu 0.25％，Ni 0.25％

本发明还提供CT80级连续油管用钢带的制备方法，包括加热、轧制、冷却、卷取工序，其特征在于，所述加热工序为：均热温度1150～1250℃；所述热轧工序为：热轧总压下率大于70％，铸坯开轧前进行高压水除鳞，精轧入口温度为1000～930℃，终轧温度为880～780℃；所述冷却工序为：轧后采用层流后段冷却模式，冷却速度为30～70℃/s；所述卷取工序：卷取温度580～430℃。

本发明的设计思想如下：

本发明是通过“顶底复吹氧气转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→薄板坯连铸/热轧→卷取”的方法来制造CT80级连续油管用钢带，前三道工序主要是用来制造出合格的钢液，本发明钢液的成分设计必须满足薄板坯工艺的要求，即应具有良好的可浇性和较高的纯净度。为改善其焊接性和韧性，采用低碳钢，但碳含量低将使连续油管用钢带强度不足。因此，本发明通过添加Nb、Ti来细化晶粒，提高强度。本发明还采用高Cr、高Nb，Cr含量的增加，强度上升较大，Cr与Nb配合使用，可以促进Nb的析出，提高Nb的析出强化作用，这样既可以提高连续油管用钢带的强度，又可以增加其韧性，同时，高Cr含量和Cu配合还可提高连续油管用钢带的耐蚀性。Cr+Mo含量的限定是为了保证产品具有一定的淬透性和耐蚀性的同时还具有较高的可焊性，高Mn与Mo的添加也可提高钢的淬透性。除成分设计外，再结合大压下率和高冷却强度，使钢带最终获得针状铁素体+粒状贝氏体+少量MA岛的复相组织，以确保钢带具有较高力学强度性能的同时也有良好的韧性与塑性，增强耐疲劳性。

鉴于以上思路，本发明提供的CT80级连续油管用钢带的化学成分(Wt％)为C 0.04～0.1％，Si 0.24～0.35％，Mn 0.80～1.85％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 0.4～1.0％，Mo 0.10～0.20％，Als 0.015～0.060％，Nb 0.04～0.08％，Ti 0.01～0.030％，Cu 0.15～0.25％，Ni 0.15～0.25％；其余为铁和不可避免的杂质。

本发明各元素含量的控制思想为：

碳：降低碳含量，可显著提高相变温度，有利于针状铁素体组织的形成，超低碳可有效减少偏析以保证钢带组织的均匀性，减少后期固态相变带来的有害组织，提高耐腐蚀性能、冲击韧性、焊接性能，其含量控制在0.04％～0.10％。

锰：高锰能提高钢的淬透性，有利于针状铁素体组织形成，但其含量过高会影响焊接性能及耐蚀性能，故其含量控制在0.8％～1.85％。

硅：可以脱氧、提高钢的强度，但其含量过高会影响焊接性能和韧性，为保障焊接性能和韧性，本发明采用较低含量的硅，控制在0.20％～0.35％。

硫：硫不仅降低钢的低温韧性，还促进钢板的各向异性，并且硫化物夹杂还显著降低钢的耐腐蚀性能，故本发明将其含量控制在≤0.002％的范围。

铝：适量的铝有利于细化晶粒，但铝含量过高会降低钢的韧性，其含量控制在0.015～0.060％为宜。

铬：铬是提高淬透性的重要元素，能提高钢的强度，其含量大于0.2％时还能提高钢的耐腐蚀性能，但其含量过高会恶化焊接性能，故其含量控制在0.40％～1.0％为宜。

铌：铌是强碳化物形成元素，通过控制控冷可以细化晶粒，提高钢的强度和韧性，铬与铌配合使用，可以促进铌的析出，提高铌的析出强化作用，但铌价格较高，结合成本考虑，铌含量控制在0.040％～0.080％为宜。

钛：本发明添加钛是为了固氮，改善钢带的焊接性，其含量控制在0.01％～0.03％即可。

铜、镍：添加0.15～0.25％铜是为了提高钢的强度和耐腐蚀性能，添加0.15～0.25％的镍可克服铜引起的龟裂。

本发明的关键还在于应用薄板坯轧制工艺和卷取生产CT80级连续油管用钢带。

薄板坯浇铸：钢水过热度控制在15～25℃，拉坯速度稳定在4.0～4.2m/min，应用液芯压下或粗轧工艺使轧制用铸坯厚度小于70mm。遂道炉的均热温度设定为1150～1250℃。

热轧及卷取：热轧总压下率不小于70％；铸坯开轧前须进行高压水除鳞(除鳞水出口压力大于200/360bar)；精轧开始温度为1000～930℃；终轧温度为880～780℃；轧后采用层流后段冷却模式，冷却速度为20～70℃；卷取温度为580～430℃。

本发明只需按照上述成分和工艺方式即可实现；同时能在通用薄带热连轧机组上，采用以上专用的温度制度、压下制度和冷却制度的配合，即可生产出厚度规格为2.5～12.7mm的CT80级连续油管用钢带。

本发明生产出的CT80级连续油管用钢带显微组织为针状铁素体+粒状贝氏体+少量MA岛的复相组织。

根据本发明生产出的CT80级连续油管用钢带性能达到以下要求：

(1)拉伸性能：Rt0.5(Rp0.2)≥552MPa；Rm≥621MPa；

(2)延伸率：A₅₀≥22％；

(3)硬度：HRC≤22；

(4)冷弯：d＝2a，180°，合格。

具体实施方式

本发明采用顶底复吹氧气转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→薄板坯连铸/热轧→卷取工艺生产CT80级连续油管用钢带。本发明提供7个实施例，CT80级连续油管用钢带的化学成分如表1，轧制工艺制度见表2，力学性能见表3。产品厚度规格为5.2mm。

表1 实施例1-7化学成分(％)

序号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Nb	Ni	Cu	N	Ti	Als	Ceq	Pcm
																1	0.04	0.35	0.9	0.015	0.002	1.0	0.20	0.08	0.25	0.25	0.0045	0.015	0.060	0.46	0.18
2	0.05	0.25	1.85	0.014	0.002	0.42	0.12	0.075	0.20	0.20	0.0035	0.023	0.055	0.49	0.19
																3	0.06	0.3	1.7	0.014	0.0018	0.5	0.13	0.63	0.16	0.16	0.003	0.018	0.041	0.49	0.19
4	0.07	0.28	1.45	0.013	0.0009	0.6	0.16	0.5	0.18	0.18	0.0023	0.019	0.030	0.48	0.20
																5	0.08	0.27	1.15	0.012	0.001	0.7	0.18	0.041	0.17	0.17	0.003	0.030	0.025	0.47	0.20
6	0.09	0.26	0.8	0.012	0.001	0.9	0.15	0.055	0.22	0.22	0.0028	0.020	0.022	0.46	0.21
																7	0.1	0.24	1.3	0.015	0.0015	0.4	0.10	0.45	0.15	0.15	0.0025	0.016	0.015	0.44	0.21

注：Ceq＝C+Mn/6+(Mo+Cr+V)/5+(Cu+Ni)/15；

Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B。

表2.实施例1-7轧制工艺制度

实施例	均热温度/℃	精轧开始温度/℃	终轧温度/℃	总压下率	卷曲温度/℃	冷速/℃/s
							1	1250	1000	880	85	520	70
2	1240	990	870	80	500	60
							3	1220	980	850	70	580	30
4	1200	965	840	75	550	40
							5	1190	955	820	80	480	55
6	1170	945	800	75	450	45
							7	1150	930	780	70	430	35

表3 实施例1-7综合性能

通过以上实施例可知，按照本发明生产的CT80级连续油管用钢带的性能都可达到Rt0.5(Rp0.2)≥552MPa；Rm≥621MPa；A50≥22％；硬度HRC≤22的指标要求，且碳当量Ceq值和焊接裂纹敏感性指数Pcm值均较低，有利于制管厂制造连续油管时的焊接。另外，本发明钢种的成分简单、淬透性强，有利于制管厂热处理，热处理后的连续油管强度和韧性会进一步的提高。

Claims

1.一种CT80级连续油管用钢带，其特征在于，其化学成分重量百分比(％)为：C 0.04-0.1％，Si 0.24～0.35％，Mn 0.80～1.85％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 0.4-1.0％，Mo 0.10～0.20％，Als 0.015～0.060％，Nb 0.04-0.08％，Ti 0.01～0.030％，Cu 0.15-0.25％，Ni 0.15-0.25％；其余为铁和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述CT80级连续油管用钢带，其特征在于，其化学成分重量百分比(％)为：C 0.04％，Si 0.35％，Mn 0.90％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 1.0％，Mo 0.20％，Als 0.060％，Nb 0.08％，Ti 0.030％，Cu 0.25％，Ni 0.25％

3.一种如权利要求1所述CT80级连续油管用钢带的制备方法，包括加热、轧制、冷却、卷取工序，其特征在于，所述加热工序为：均热温度1150～1250℃；所述热轧工序为：热轧总压下率大于70％，铸坯开轧前进行高压水除鳞，精轧开始温度为1000～930℃，终轧温度为880～780℃；所述冷却工序为：轧后采用层流后段冷却模式，冷却速度为30～70℃/s；所述卷取工序：卷取温度580～430℃。

4.如权利要求3所述CT80级连续油管用钢带的制备方法，其特征在于，所述高压水除鳞的除鳞水出口压力大于200/360ba。