CN103589963A

CN103589963A - 一种n80级石油套管用热连轧钢带及其生产方法

Info

Publication number: CN103589963A
Application number: CN201310552094.9A
Authority: CN
Inventors: 王超; 孙大庆; 缪成亮; 崔阳; 王志鹏; 张宏艳; 程政; 徐芳; 阳代军
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-11-07
Also published as: CN103589963B

Abstract

本发明提供了一种N80级石油套管用热连轧钢带，以质量百分比计，其化学成分为：C：0.25-0.35wt%，Si：0.10-0.30wt%，Mn：1.2-1.8wt%，P：≤0.020wt%；S：≤0.0050wt%，Nb：0.018-0.050wt%，Cr：0.30-0.50wt%，Ti：0.010-0.020wt%，V：≤0.005wt%，Mo：≤0.005wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明提供的N80级石油套管用热连轧钢带是采用两段冷却热轧工艺，由热连轧直接获得。其基体组织为铁素体+贝氏体双相组织，晶粒度≥12级，屈服强度552MPa≤Rt0.5≤758MPa，抗拉强度Rm≥689MPa，伸长率A_50mm≥20%，力学性能能够满足API5CT标准要求。

Description

一种N80级石油套管用热连轧钢带及其生产方法

技术领域

本发明属于石油套管技术领域，特别涉及一种N80级石油套管用热连轧钢带及其生产方法。

背景技术

石油套管是石油钻探用重要器材，按照API5CT标准，石油套管可以选择无缝钢管及直缝焊管制造工艺进行生产。对于直缝焊管而言，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；冶炼板坯轧制成板卷；将板卷通过成型及高频直缝电阻焊方式制成管料并进行整管热处理。该生产方式采用的钢种成分较简单，但热处理成本高，生产过程中需要消耗大量的能源并对环境产生严重的污染。

为了降低生产成本，减少污染，出现了非调质生产工艺。公开号CN101020986A的专利提供了“非调质钢生产N80钢级石油管及其工艺”，其特点在于采用V（0.08-0.12%）、N（0.0130-0.0145%）微合金强化机理提高材料强韧性，并且C含量较高，0.34-0.38%，热轧工艺也未采用两段冷却制度；公开号CN1932065A的专利提供了“一种可焊性高强度非调质油井管及其制造方法”，其特点在于采用V（0.08-0.15%）、N（0.008-0.025%）微合金强化机理，并且在钢管连轧后以≥250℃/s的冷却速度使其表面温度降低100-200℃，未采用两段冷却制度获得双相组织提高材料强韧性；公开号CN101705424A的专利提供了“N80钢级焊接石油套管用钢及其制造方法”，其特点在于通过较高微合金成分（Nb：0.04-0.06%，V：0.05-0.10%，Ti：0.01-0.02%）通过控轧空冷工艺堆积强度，同时并没有采用两段冷却工艺；公开号CN101096737A的专利提供了“一种高强度直缝焊石油套管钢及其制造方法”，其特点在于采用能够强烈提高材料淬透性的微合金元素Mo（0.1-0.3%）及普通控轧控冷工艺，从而提升材料的强度；公开号CN101643883A的专利提供了“N80、P110、L80钢级直缝焊石油套管用钢及套管制造”；其特点在于采用低C（0.10-0.24%）、高Nb（0.07-0.17%）、高V（0.05-0.15%）成分体系，在热轧卷取为高温卷取方式（700-800℃），并且在直缝焊制管后仍需进行整管热处理以达到标准要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、低能耗的N80级石油套管用热连轧钢带及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种N80级石油套管用热连轧钢带，其化学成分为：C：0.25-0.35wt%，Si：0.10-0.30wt%，Mn：1.2-1.8wt%，P：≤0.020wt%；S：≤0.0050wt%，Nb：0.018-0.050wt%，Cr：0.30-0.50wt%，Ti：0.010-0.020wt%，V：≤0.005wt%，Mo：≤0.005wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明还提供了一种N80级石油套管用热连轧钢带的生产方法，将化学成分为：C：0.25-0.35wt%，Si：0.10-0.30wt%，Mn：1.2-1.8wt%，P：≤0.020wt%；S：≤0.0050wt%，Nb：0.018-0.050wt%，Cr：0.30-0.50wt%，Ti：0.010-0.020wt%，V：≤0.005wt%，Mo：≤0.005wt%，其余为Fe及不可避免的杂质元素的钢，依次进行“全三脱”冶炼、LF精炼、板坯浇注得到铸坯，再将所述铸坯通过热连轧得到N80级石油套管用钢带。

所述铸坯热连轧的工艺步骤依次为：铸坯清理、铸坯加热、粗轧、精轧、前段冷却、空冷、后段冷却、卷取；所述铸坯的厚度为230-235mm，所述粗轧的出口温度为1000-1060℃，所述粗轧得到的中间坯厚度为38-42mm，所述精轧采用七机架连轧，所述精轧的终轧温度为800-840℃，所述空冷的中间温度为630-680℃，所述空冷时间为7-12s，所述卷取的温度为510-560℃。

所述N80级石油套管用钢带的基体组织为铁素体+贝氏体双相组织，晶粒度≥12级，屈服强度552MPa≤Rt0.5≤758MPa，抗拉强度Rm≥689MPa，伸长率A_50mm≥20%。

本发明提供的N80级石油套管用热连轧钢带中各合金元素作用如下:

C：钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化显著提高钢的强度，尤其是抗拉强度，但C含量的增加显著降低钢的延性、韧性和焊接性能。本发明专利C添加量为0.25-0.35wt%。

Si：主要以固溶强化形式提高钢的强度，但是较多的Si含量不利于钢材的韧性及焊接性能。本发明专利Si添加量为0.10-0.30wt%。

Mn：通过固溶强化提高钢的强度，Mn有助于获得细小的相变产物，提高强韧性。本发明专利Mn添加量为1.2-1.8wt%。

Nb：微合金元素，细晶强化效果显著，可以同时提高强韧性。同时，添加一定量的Nb微合金对于抑制高频电阻焊焊缝、热区的晶粒长大，提高焊接和热区的强韧性有显著效果。本发明专利Nb添加量为0.018-0.050wt%。

Ti：微合金元素，一般添加在钢种为了能够固N，改善低温冲击韧性。本发明专利Ti添加量为0.01～0.02wt%。

Cr:具有显著的固溶强化效果，并且能够提高淬透性，对抗拉强度的提升有显著效果。本发明专利Cr添加量为0.30-0.50wt%。

P、S：是钢中不可避免的杂质元素，一方面P能够促进偏析及发生磷脆影响钢带表面质量，另一方面S能够与Mn性能夹杂物不利于钢材的韧性及焊接性能。本发明P的含量控制为≤0.020wt%，S的含量控制为≤0.0050wt%。

此外，本着降低合金成本的目的，要求Mo：≤0.005wt%，V：≤0.005wt%，即在不额外添加Mo、V元素的情况下即能达到本发明的要求。

与现有技术相比，本发明提供的N80级石油套管用热连轧钢带采用中碳成分（0.25-0.35wt%），并辅以Nb、Cr、Ti等合金元素，成分简单，成本低廉；通过采用两段冷却工艺获得铁素体+贝氏体组织，工艺能耗低，并能保证钢带的强韧性指标。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的N80级石油套管用热连轧钢带的基体组织图。

图2为本发明实施例2提供的N80级石油套管用热连轧钢带的基体组织图。

图3为本发明实施例3提供的N80级石油套管用热连轧钢带的基体组织图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的内容作进一步说明。

实施例1

将化学成分为：C0.25wt%、Si0.10wt%、Mn1.20wt%、P0.01wt%、S0.002wt%、Nb0.018wt%、Cr0.30wt%、Ti0.010wt%，其余为Fe及不可避免杂质的钢，依次按照“全三脱”冶炼、LF精炼、板坯浇注的炼钢工艺路线完成连铸坯生产得到厚度为230mm的铸坯。

再将铸坯进行表面火焰清理，送入加热炉加热，加热温度为1240℃，均温时间≥30min，出炉后进行粗轧，中间坯厚度为38mm，粗轧出口温度为1000℃，经过七机架连轧，终轧温度为800℃，两段冷却工艺制度的中间高温计值为630℃，空冷时间7s，卷取温度510℃，从而制得N80级石油套管用热连轧钢带，所得N80级石油套管用热连轧钢带的化学成分及成分含量为：C0.25wt%、Si0.10wt%、Mn1.20wt%、P0.01wt%、S0.002wt%、Nb0.018wt%、Cr0.30wt%、Ti0.010wt%，V0.005wt%，Mo0.003wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。所得N80级石油套管用热连轧钢带的力学性能如表1所示，其基体组织如图1所示。

实施例2

将化学成分为：C0.29wt%、Si0.25wt%、Mn1.46wt%、P0.01wt%、S0.002wt%、Nb0.029wt%、Cr0.38wt%、Ti0.016wt%，其余为Fe及不可避免的杂质的钢，依次按照“全三脱”冶炼、LF精炼、板坯浇注的炼钢工艺路线完成连铸坯生产得到厚度为232mm的铸坯。

再将铸坯进行表面火焰清理，送入加热炉加热，加热温度为1230℃，均温时间≥30min，出炉后进行粗轧，中间坯厚度为40mm，粗轧出口1040℃，经过七机架连轧，终轧温度为820℃，两段冷却工艺制度中间高温计值为650℃，卷取温度530℃，从而制得N80级石油套管用热连轧钢带，所得N80级石油套管用热连轧钢带的化学成分为：C0.29wt%、Si0.25wt%、Mn1.46wt%、P0.01wt%、S0.002wt%、Nb0.029wt%、Cr0.38wt%、Ti0.016wt%，V0.003wt%，Mo0.003wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。所得N80级石油套管用热连轧钢带的力学性能如表1所示，其基体组织如图2所示。

实施例3

将化学成分为：C0.35wt%、Si0.30wt%、Mn1.80wt%、P0.02wt%、S0.005wt%、Nb0.050wt%、Cr0.50wt%、Ti0.020wt%，其余为Fe及不可避免的杂质的钢，按照“全三脱”冶炼、LF精炼、板坯浇注的炼钢工艺路线完成连铸坯生产得到厚度为235mm的铸坯。

再将铸板坯进行表面火焰清理，送入加热炉加热，加热温度为1220℃，均温时间≥30min，出炉后进行粗轧，中间坯厚度42mm，粗轧出口1060℃，经过七机架连轧，终轧温度为840℃，两段冷却工艺制度中间高温计值为680℃，卷取温度560℃，从而制得N80级石油套管用热连轧钢带，所得N80级石油套管用热连轧钢带的化学成分为：C0.35wt%、Si0.30wt%、Mn1.80wt%、P0.02wt%、S0.005wt%、Nb0.050wt%、Cr0.50wt%、Ti0.020wt%，V0.003wt%，Mo0.004wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。所得N80级石油套管用热连轧钢带的力学性能如表1所示，其基体组织如图3所示。

表1实施例制得的N80级石油套管用热连轧钢带的力学性能

本发明提供了一种N80级石油套管用热连轧钢带，其基体组织为铁素体+贝氏体双相组织，晶粒度≥12级，屈服强度552MPa≤Rt0.5≤758MPa，抗拉强度Rm≥689MPa，伸长率A_50mm≥20%，力学性能能够满足API5CT标准要求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种N80级石油套管用热连轧钢带，以质量百分比计，其化学成分为：C：0.25-0.35wt%，Si：0.10-0.30wt%，Mn：1.2-1.8wt%，P：≤0.020wt%；S：≤0.0050wt%，Nb：0.018-0.050wt%，Cr：0.30-0.50wt%，Ti：0.010-0.020wt%，V：≤0.005wt%，Mo：≤0.005wt%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的N80级石油套管用热连轧钢带的生产方法，其特征在于，将化学成分为：C：0.25-0.35wt%，Si：0.10-0.30wt%，Mn：1.2-1.8wt%，P：≤0.020wt%；S：≤0.0050wt%，Nb：0.018-0.050wt%，Cr：0.30-0.50wt%，Ti：0.010-0.020wt%，V：≤0.005wt%，Mo：≤0.005wt%，其余为Fe及不可避免的杂质的钢，依次进行“全三脱”冶炼、LF精炼、板坯浇注得到铸坯，再将所述铸坯通过热连轧得到N80级石油套管用钢带；

3.根据权利要求2所述的N80级石油套管用热连轧钢带的生产方法，其特征在于：所述N80级石油套管用钢带的基体组织为铁素体+贝氏体双相组织，晶粒度≥12级，屈服强度552MPa≤Rt0.5≤758MPa，抗拉强度Rm≥689MPa，伸长率A_50mm≥20%。