CN103774063A

CN103774063A - 一种大口径石油套管及其tmcp生产方法

Info

Publication number: CN103774063A
Application number: CN201410017544.9A
Authority: CN
Inventors: 马自强; 尤凤志; 刘泽君; 吴世康; 夏魁
Original assignee: YANGZHOU LONTRIN STEEL TUBE CO Ltd
Current assignee: YANGZHOU LONTRIN STEEL TUBE CO Ltd
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明提供一种大口径石油套管及其TMCP生产方法。其组分和质量百分比为：C：0.24～0.30%，Si：0.20～0.45%，Mn：0.85～1.15%，P≤0.015%，S≤0.01%，V：0.0.06～0.12%，Ni≤0.10%，Cu≤0.20%，Mo：0.25～0.45%，Cr：0.85～1.20%，Pb≤0.01%，Sn≤0.015%，As≤0.015%，Sb≤0.01%，Bi≤0.01%且ω[Pb+Sn+As+Sb+Bi]≤0.035%，其余为Fe和微量杂质元素。生产工艺：冶炼并连铸成圆管坯；对连铸坯进行加热、穿孔、轧制、回转定径；控制冷却；自然冷却至室温，待用。本发明与国内外传统的无缝钢管生产方式，具有更大的轧制比，更稳定的机械性能和良好的抗挤毁性能，采用TMCP生产方法，工艺简单，生产效率高。

Description

一种大口径石油套管及其TMCP生产方法

技术领域

本发明涉及到一种大口径石油套管及其生产方法，具体是采用TMCP生产方法生产的油井套管的生产方法。

背景技术

随着深井、超深井及高压油气井的增多，套管强度问题越来越引起人们的关注。各油田在深井、超深井或需要隔离岩盐层、软泥层等复杂地层的油气井中，地层运动产生的地应力会使套管挤毁变形。因此，需要考虑采用高强度套管。影响套管抗挤强度的因素很多，如外径与壁厚比值、材料屈服强度、外径椭圆度、壁厚不均度、残余应力等。

发明内容

本发明为解决的问题是：提供一种无缝石油套及TMCP的生产方法，满足油田对更高强度和低温韧性的需求。屈服强度：758～965Mpa，抗拉强度≥862Mpa，延伸率≥15%，冲击功0°C≥40J。

实现上述目的措施：

其组分和质量百分比为：C：0.24～0.30%，Si:0.20～0.45%,Mn:0.85～1.15%,P≤0.015%,S≤0.01%,V:0.0.06～0.12%, Ni≤0.10%,Cu≤0.20%, Mo：0.25～0.45%,Cr：0.85～1.20%, Pb≤0.01%,Sn≤0.015%,As≤0.015%,Sb≤0.01%,Bi≤0.01%且ω[Pb+Sn+As+Sb+Bi] ≤0.035%，其余为Fe和微量杂质元素。

采用TMCP的方法生产高强度，包括以下步骤：

① 上述钢种组成元素重量成分配料冶炼，电炉或转炉炼钢，经LF精炼完后的钢水经过VD真空除气，喂入钙丝控制夹杂物形态，后上连铸平台进行连铸，连铸过程中采用电磁搅拌和气体保护；并控制A、B、C、D和DS类夹杂不大于1.5级，且单系和不大于6.0级，气体含量[0]≤38PPm，[N]≤80PPm，[H]≤2.5PPm。

② 轧制

1）检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1200 ～1240°C，穿孔温度控制为1200～1220°C，变形量≥40%。

2）穿孔后内外除鳞，进行皮尔格轧制，轧制温度950～1050°C，变形量≥60%。

3）皮尔格轧制后，进行回转定径，变形量≤5%，终轧温度840～860°C。

4）定径后采用在线淬火，冷却速度5～15°C/S，冷却至室温。

5）淬火后采用620°C～630°C回火，出炉后空冷至室温。

本发明中各元素、轧制工艺的作用及机理：

① C，Mn是最有效的固溶强化元素，随着钢中的C，Mn含量的增加，其成品的屈服强度和抗拉强度也相应增大，特别是屈服强度上升较为明显。钢中加入Mn能防止在热加工时因硫引起钢的脆化。因此C, Mn含量控制范围分别为：0.24-0.30%，Mn:0.85～1.15%。

② 钢中S，P是有害杂质元素，钢中P，S含量越低越好。当钢中S含量较多时，热轧时容易产生热脆等问题；而钢中P含量较多时，钢容易发生冷脆，此外，磷还容易发生偏析。

③ 钒在轧制过程中应变诱导析出的V（C、N）可阻止形变奥氏体的再结晶，并可阻止再结晶奥氏体晶粒的粗化。钒最重要的作用是在铁素体中大量沉淀析出而产生强烈的沉淀强化效果，即使在正火钢材中这一作用也十分明显。为此本钢种设计V的含量为0.06-0.12%。

④ 钼在钢起到细化晶粒的作用，能显著提高钢的强度，并且在调质钢中能提高淬透性和提高回火稳定性，但是Mo又是一种重要的战略物资，因此钼的含量控制在0.25～0.45%.

⑤ 铬能显著提高钢的强度，提高淬透性，因此铬的含量控制在0.85～1.20%.

⑥ 此外，为了控制钢种的夹杂物，还进行了钙处理，为了提高钢工艺性能，控制S≤0.010%, P≤0.015%，成品氮小于80PPm，成品氧小于38 PPm，成品氢小于2.5 PPm。

所述高强度大口径石油套管的力学性能达到的指标如下:

屈服强度:758～965 MPa

抗拉强度: ≥862 MPa

夏比V型冲击韧性: 0⁰C纵向全尺寸夏比冲击功≥40J

延伸率: ≥15%

晶粒度:8.5～10.0。

具体实施方式

以Φ406X16.66mm为例

1、炼钢、连铸

按上述钢种化学元素含量为：C：0.24～0.30%，Si:0.20～0.45%,Mn:0.85～1.15%,P≤0.015%,S≤0.01%,V:0.0.06～0.12%, Ni≤0.10%,Cu≤0.20%, Mo：0.25～0.45%,Cr：0.85～1.20%, Pb≤0.01%,Sn≤0.015%,As≤0.015%,Sb≤0.01%,Bi≤0.01%且ω[Pb+Sn+As+Sb+Bi] ≤0.035%，其余为Fe和微量杂质元素。实际控制化学成分如下表1：

表1 化学成分 %

序号	C	Si	Mn	P	S	V	Cr	Cu	Mo	Ni
											1	0.28	0.37	0.98	0.011	0.008	0.09	1.12	0.08	0.31	0.04
2	0.27	0.37	0.95	0.011	0.007	1.01	1.08	0.07	0.33	0.03

其中气体含量1#：[0]:0.0032%,[H]:0.00015%,[N]0.0065%。

2#：[0]:0.0031%,[H]:0.00018%,[N]0.0068%。

2、轧制

1）检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温设定值序号1为1230°C、序号2为1240°C，穿孔温度序号1为1210°C、序号2为1220°C，变形量55%。

2）穿孔后毛管内外除鳞，进行皮尔格轧制，轧制温度序号1为1050°C、序号2为1020°C，变形量70%。

3）皮尔格轧制后，进行回转定径，变形量1.7%，终轧温度序号1为840°C、序号2为860°C。

4）定径后采用在线淬火，冷却速度序号1为12°C/S、序号2为15°C/S，冷却至室温。

5）回火温度设定序号1为615°C、序号2为630°C，保温30-45分钟出来后空冷至室温。

3、产品金相组织、性能

Claims

1.一种大口径石油套管，其特征在于，其组分和质量百分比为：C：0.24～0.30%，Si:0.20～0.45%,Mn:0.85～1.15%,P≤0.015%,S≤0.01%,V:0.0.06～0.12%, Ni≤0.10%,Cu≤0.20%, Mo：0.25～0.45%,Cr：0.85～1.20%, Pb≤0.01%,Sn≤0.015%,As≤0.015%,Sb≤0.01%,Bi≤0.01%且ω[Pb+Sn+As+Sb+Bi] ≤0.035%，其余为Fe和微量杂质元素。

2.一种大口径石油套管的TMCP生产方法，包括以下步骤：

①按上述钢种组成元素重量成分配料冶炼，电炉或转炉炼钢，经LF精炼完后的钢水经过VD真空除气，喂入钙丝控制夹杂物形态，后上连铸平台进行连铸，连铸过程中采用电磁搅拌和气体保护；并控制A、B、C、D和DS类夹杂不大于1.5级，且单系总和不大于6.0级，同时控制五害元素Pb≤0.01%,Sn≤0.015%,As≤0.015%,Sb≤0.01%,Bi≤0.01%且ω[Pb+Sn+As+Sb+Bi] ≤0.035%；

②轧制

1）检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1200 ～1240°C，穿孔温度控制为1180～1200°C，变形量≥30%；

2）穿孔后内外除鳞，进行皮尔格轧制，轧制温度950～1050°C，变形量≥50%；

3）皮尔格轧制后，进行回转定径，变形量≤5%，终轧温度840～860°C；

4）定径后采用在线淬火，冷却速度5～15°C/S，冷却至室温；

5）淬火后采用600°C～630°C回火，出炉后空冷至室温。