CN103498106A

CN103498106A - 含硼加稀土bt110h钢级稠油热采井用套管及生产方法

Info

Publication number: CN103498106A
Application number: CN201310409404.1A
Authority: CN
Inventors: 马爱清; 贺景春; 刘金; 张行刚; 王金龙; 石晓霞; 陈镇方; 郭智韬
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-01-08

Abstract

本发明涉及一种含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管及生产方法，套管材质的重量百分比化学成分为：C 0.20-0.32%；Si 0.20-0.37；Mn 0.5-0.8%；P≤0.015%；S≤0.006%；Cr 0.5-1.0%；Mo 0.3-0.5%；V 0.08-0.10%；B 0.002-0.004%；RE 0.0005-0.02%；其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。其优点是：在传统Cr-Mo系合金基础上加入微量硼和稀土，通过硼和稀土的交互作用提高钢力学性能和高温物理性能，使材料强度高、韧性高特别是横向韧性高、高温强度高、蠕变极限高、应力松弛稳定性能好、膨胀系数低，同时使得套管本身残余应力也低，还能降低钢的成本，附加值较高，有良好的市场前景及效益。

Description

含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管及生产方法

技术领域

本发明涉及一种含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管及生产方法，属于冶金行业无缝钢管生产领域。

背景技术

稠油是一种高粘度、高密度的原油（国外将稠油统称为重质原油），常温下粘度很大，在我国石油资源储备中占30%以上，如何有效开采稠油使其为可动用储量是石油工业一直面临的问题，在稠油开采过程中，套管工作环境非常恶劣，受高温及反复拉-压应力等综合作用套管极易损坏，而微量B的加入可以明显提高钢的淬透性改善钢的致密性、热轧性和提高强度，从而替代大量合金元素降低钢材成本，但为了避免形成氮化硼影响硼的作用，适当加入稀土来固定氮，而稀土也能起到变质剂和微合金化的作用，在硼和稀土的交互作用下可以使钢的力学性能以及高温物理性能得到显著提高，开发专门针对稠油热采的非API专用套管能够降低稠油热采过程中套损率高的问题，而且附加值较高，有良好的市场前景及效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种旨在提高钢力学性能和高温物理性能，使材料强度高、韧性高特别是横向韧性高、高温强度高、蠕变极限高、应力松弛稳定性能好、膨胀系数低，同时使得套管本身残余应力也低，还能降低钢的成本的含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管及生产方法。

本发明的目的是通过如下措施来实现：

一种含硼加稀BT110H钢级稠油热采井用套管，其材质的重量百分比化学成分为：C0.20-0.32%；Si0.20-0.37；Mn0.5-0.8%；P≤0.015%；S≤0.006%；Cr0.5-1.0%；Mo0.3-0.5%；V0.08-0.10%；B0.002-0.004%；RE0.0005-0.02%；其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。

所述稀土为La、Ce的混合稀土。

通过Cr、Mo合金元素加入来提高钢的抗回火性、抗腐蚀性抗氧化性。加入微合金化元素V，能使Mo的强化作用更明显，从而更有利于钢的热强性的提高，同时起到细化晶粒的作用。而微量的硼能显著提高钢的淬透性强化晶界改善钢的致密性、热轧性和提高强度，加入稀土来固定氮，起到变质剂和微合金化的作用。

本发明的生产方法如下：

炼钢工艺：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸，为保证钢的纯净度对铁水进行预处理，终渣碱度≥30，[C]_出钢≥0.06wt%，氩气点吹次数≤1次，终脱氧采用有铝脱氧。LF炉要求正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，LF精炼结束后按预定量喂稀土丝，VD前加入硼铁，VD深真空度≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟，VD结束后喂200米硅钙线，喂丝后保证氩气软吹时间8～10min。

轧制工艺流程：管坯加热→穿孔→连轧→张减径→冷床→热处理→矫直→探伤。管坯加热温度：1240℃-1290℃，穿孔温度：1250℃-1280℃，轧管温度：1060℃-1160℃，张减径温度：840℃-900℃。

热处理工艺流程：热处理制度为淬火+回火，严格控制炉温、保证加热稳定性和冷却水流量，淬火加热温度：890℃±10℃，管体保温时间：50min，接箍：65min，回火温度：660℃±10℃，管体保温时间：70-80min，接箍：90-100min。矫直温度≥450℃。

本发明具有如下优点：

本发明是包钢自主研发专门针对稠油热采井用非API BT110H钢级专用套管，在传统Cr-Mo系合金基础上加入微量硼和稀土，通过硼和稀土的交互作用提高钢力学性能和高温物理性能，使材料强度高、韧性高特别是横向韧性高、高温强度高、蠕变极限高、应力松弛稳定性能好、膨胀系数低，同时使得套管本身残余应力也低，还能降低钢的成本，附加值较高，有良好的市场前景及效益。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作详细说明。

实施例1：

钢材冶炼生产工艺：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸。为保证钢质的纯净度，对铁水进行预处理，并采用单渣工艺冶炼，终渣碱度≥30，[C]_出钢≥0.06%，点吹次数≤1次，终脱氧采用有铝脱氧。精炼全过程按精炼要求正常吹氩，采用造白渣操作，VD前加硼铁，LF后VD前按0.02%的量加入稀土丝，稀土丝喂入量为110m，VD深真空度≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟，VD结束后喂200米硅钙线，喂丝后保证软吹时间。连铸采用全程无氧化保护浇注，过热度控制在30℃以内，起步拉速为0.4m/min，横拉速为1.0m/min，采用堆垛方式进行冷却，同时避开风口。

对管坯进行化学成分检验，化学成分检验结果(质量百分数)：C0.32；Si0.25；Mn0.65；P≤0.015；S≤0.006；Cr0.60；Mo0.45；V0.08；B0.002-0.004；RE0.0005-0.02其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。

硫印检验合格，低倍组织为典型的铸态组织，连铸圆管坯达到冶炼质量要求，将合格管坯进行轧制。

材料轧制工艺：管坯加热→穿孔→连轧→张减径→冷床→热处理→矫直→探伤。环形加热炉加热控制如表1所示，

表1环形炉温度控制

预热段1	预热段2	加热段1	加热段2	均热段1	均热段2
						810	970	1250	1290	1290	1290

穿孔温度为1250℃-1280℃，轧管温度为1060-1160℃，张减径温度为840-900℃。将轧态钢管进行热处理。材料热处理工艺：热处理制度为淬火+回火，严格控制炉温、保证加热稳定性和冷却水流量，淬火加热温度：890℃±10℃，管体保温时间：50min，接箍：65min，回火温度：660℃±10℃，管体保温时间：70-80min，接箍：90-100min。保证矫直温度≥450℃。

对热处理后的管子进行理化检验和综合高温物理性能评价，从表2中可以看到管体和接箍平均力学性能均符合标准，而且冲击韧性远远高于标准要求，高温物理性能也得到了大幅度的提高。

表2管体及接箍热处理后的力学性能

实施例2：

实施例2的材料冶炼工艺、轧制工艺、热处理工艺指标均与实施例1相同，检测化学成分：C0.28；Si0.30；Mn0.55；P≤0.015；S≤0.006；Cr0.70；Mo0.50；V0.08；B0.002-0.004；RE0.0005-0.02其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。

从化学成分检测来看均符合设计要求，管坯硫印检验也合格，热处理后套管平均力学性能见表3

表3管体及接箍热处理后的力学性能

实施例3：

实施例3的材料冶炼工艺、轧制工艺、热处理工艺指标均与实施例1相同，检测化学成分：C0.32；Si0.29；Mn0.80；P≤0.015；S≤0.006；Cr0.90；Mo0.35；V0.07；B0.002-0.004；RE0.0005-0.02其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。

从化学成分检测来看均符合设计要求，管坯硫印检验也合格，热处理后套管平均力学性能见表4

表4管体及接箍热处理后的力学性能

实施例4：

实施例4的材料冶炼工艺、轧制工艺、热处理工艺指标均与实施例1相同，检测化学成分：C0.30；Si0.31；Mn0.79；P≤0.015；S≤0.006；Cr0.90；Mo0.46；V0.07；B0.002-0.004；RE0.0005-0.02其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。

从化学成分检测来看均符合设计要求，管坯硫印检验也合格，热处理后套管平均力学性能见表5

表5管体及接箍热处理后的力学性能

Claims

1.一种含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管，其特征是：套管材质的重量百分比化学成分为：C0.20-0.32%；Si0.20-0.37；Mn0.5-0.8%；P≤0.015%；S≤0.006%；Cr0.5-1.0%；Mo0.3-0.5%；V0.08-0.10%；B0.002-0.004%；RE0.0005-0.02%；其余为Fe和不可避免杂质，共计质量分数为100％。

2.一种根据权利要求1所述的含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管的生产方法，生产工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→管坯加热→穿孔→连轧→张减径→冷床→热处理→矫直→探伤，其特征是：铁水进行预处理，终渣碱度≥30，[C]_出钢≥0.06wt%，氩气点吹次数≤1次，终脱氧采用有铝脱氧；LF炉要求正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，LF精炼结束后按预定量喂稀土丝，VD前加入硼铁，VD深真空度≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟，VD结束后喂200米硅钙线，喂丝后保证软吹氩气8～10min；轧制过程中管坯加热温度：1240℃-1290℃，穿孔温度：1250℃-1280℃，轧管温度：1060℃-1160℃，张减径温度：840℃-900℃。

3.根据权利要求2所述的含硼加稀土BT110H钢级稠油热采井用套管的生产方法，其特征是：热处理制度为淬火+回火，严格控制炉温、保证加热稳定性和冷却水流量，淬火加热温度：890℃±10℃，管体保温时间：50min，接箍：65min，回火温度：660℃±10℃，管体保温时间：70-80min，接箍：90-100min，矫直温度≥450℃。