CN105855293B - 超级13Cr油管的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超级13Cr油管的生产方法，属于冶金技术领域。本发明解决的技术问题是提供超级13Cr油管的生产方法，该方法先对超级13Cr油管管坯进行加热，加热温度为不高于计算温度，然后进行穿孔、轧制、矫直，得到超级13Cr油管；其中，所述计算温度按照下述公式计算得到：1106℃+12.9×(9.6‑Cr‑3.9Mo‑6.1Si‑10.8V+40.1C+30.2N+1.9Mn+4.1Ni)，计算温度的单位为℃，各元素为管坯成分中相应元素的质量百分数*100。本发明方法工艺简单，对超级13Cr油管进行穿孔热轧后，确保超级13Cr油管金相组织中含有的δ铁素体不超过5％，提高了成品率，不仅能够大大减少热轧缺陷，而且还提高了超级13Cr油管的冲击韧性和抗腐蚀性能，为超级13Cr油管的生产提供了一种新的选择。

Description

超级13Cr油管的生产方法
技术领域
本发明涉及超级13Cr油管的生产方法，属于冶金技术领域。
背景技术
超级13Cr是马氏体钢的一种，与普通马氏体不锈钢相比，超级13Cr的碳含量大幅度降低。通过降低碳含量(最高含碳量为0.03％)，增加镍(4.5-5.5％)和钼(1.5-2.5％)的含量，不仅可以提高超级13Cr的强度和硬度，而且改善了超级13Cr的韧性。此外，超级13Cr还克服了传统马氏体在焊接过程中的应力裂纹敏感性以及可焊性差等缺点，因此超级13Cr也叫做超级马氏体不锈钢或软马氏体不锈钢。
超级13Cr具有以下特点：其低温耐腐蚀性与镍基合金相当，可以耐CO2、H2S的腐蚀；强度高于双相钢；壁厚相对薄；生产及使用成本低。由于超级13Cr的诸多优点，油气开采领域中80％的不锈钢均使用超级13Cr。其中，超级13Cr油管用于富含CO2腐蚀气体的油气井开采。
超级13Cr油管一般采用的生产工艺流程为：锻造圆管坯→环形炉加热→斜轧穿孔→连管机轧管→张减→矫直→检查、包装。超级13Cr油管热加工变形抗力大，如果管坯加热温度过低，则因穿孔负荷太高而无法生产；管坯加热温度过高，在穿孔热轧时超级13Cr油管金相组织中极易产生δ铁素体，一旦热轧生成δ铁素体，在随后的热处理工序中无法消除。如果超级13Cr油管金相组织中含有的δ铁素体超过5％，会明显提高超级13Cr油管的韧脆转变温度、降低冲击韧性、削弱材料的抗腐蚀性能，而且，热变形时因δ铁素体与奥氏体变形不同而导致油管裂纹和缺陷。
专利102172626A公开了一种超级13Cr油管的热轧生产方法，包括以下步骤：管坯选型与定尺；环形炉装料及加热；连轧；再加热炉加热与张力减径；最终产品所达到的性能指标。其中，环形炉加热采用六区温度加热控制，加热燃料使用天然气，通过环形炉控制台，设定环形炉温度：一区设定不点燃、二区温度1040-1080℃、三区温度1120-1150℃、四区温度1180-1200℃、五区温度1220-1260℃、六区温度1220-1280℃，管坯在环形炉六个区的加热总时间为2.5-3.5小时，管坯出炉温度控制在1220-1280℃。该方法环形炉加热控温方法复杂，增加了生产的工艺难度；且加热温度统一，由于超级13Cr管坯每炉的化学成分有波动，无法确保所有的超级13Cr油管金相组织中含有的δ铁素体均不超过5％。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供超级13Cr油管的生产方法，确保穿孔热轧后超级13Cr油管金相组织中含有的δ铁素体不超过5％。
本发明超级13Cr油管的生产方法，包括如下步骤：对超级13Cr油管管坯进行加热，加热温度为计算温度以下20℃～计算温度，然后进行穿孔、轧制、矫直，得到超级13Cr油管；其中，所述计算温度按照下述公式计算得到：1106+12.9×(9.6-Cr-3.9Mo-6.1Si-10.8V+40.1C+30.2N+1.9Mn+4.1Ni)，计算温度的单位为℃，Cr为管坯成分中铬的质量百分数*100，Mo为管坯成分中钼的质量百分数*100，Si为管坯成分中硅的质量百分数*100，V为管坯成分中钒的质量百分数*100，C为管坯成分中碳的质量百分数*100，N为管坯成分中氮的质量百分数*100，Mn为管坯成分中锰的质量百分数*100，Ni为管坯成分中镍的质量百分数*100。
所述加热温度优选为计算温度。
所述加热时间优选≥6.5小时。
本发明根据理论计算、实验研究、生产现场验证，提出了计算超级13Cr油管管坯加热温度的方法。因为超级13Cr管坯每炉的成分有波动，因此，需要将每炉成分带入计算公式，计算出相应的加热温度，以根据炉号调质管坯的加热温度，确保穿孔热轧后超级13Cr油管金相组织中含有的δ铁素体不超过5％，所制得的超级13Cr油管屈服强度850～890MPa、抗拉强度≥920MPa、延伸率21～24％、硬度26～29HRC。
本发明方法工艺简单，通过严格控制加热温度，制备得到了δ铁素体不超过5％的超级13Cr油管，提高了成品率，不仅能够大大减少热轧缺陷，而且还提高了超级13Cr油管的冲击韧性和抗腐蚀性能，为超级13Cr油管的生产提供了一种新的选择。
附图说明
图1为实施例1所得的超级13Cr油管的金相组织(500X)。
图2为实施例2所得的超级13Cr油管的金相组织(500X)。
图3为实施例3所得的超级13Cr油管的金相组织(500X)。
具体实施方式
本发明超级13Cr油管的生产方法，包括如下步骤：对超级13Cr油管管坯进行加热，加热温度为计算温度以下20℃～计算温度，然后进行穿孔、轧制、矫直，得到超级13Cr油管；其中，所述计算温度按照下述公式计算得到：1106+12.9×(9.6-Cr-3.9Mo-6.1Si-10.8V+40.1C+30.2N+1.9Mn+4.1Ni)，计算温度的单位为℃，Cr为管坯成分中铬的质量百分数*100，Mo为管坯成分中钼的质量百分数*100，Si为管坯成分中硅的质量百分数*100，V为管坯成分中钒的质量百分数*100，C为管坯成分中碳的质量百分数*100，N为管坯成分中氮的质量百分数*100，Mn为管坯成分中锰的质量百分数*100，Ni为管坯成分中镍的质量百分数*100。
进一步的，为提到成品率，减少热轧缺陷，所述加热温度优选为计算温度。
所述加热时间优选≥6.5小时。
本发明方法中的穿孔、轧制、矫直等步骤均为现有技术，在此不做赘述。
本发明根据理论计算、实验研究、生产现场验证，提出了计算超级13Cr油管管坯加热温度的方法。因为超级13Cr管坯每炉的成分有波动，因此，需要将每炉成分带入计算公式，计算出相应的加热温度，以根据炉号调质管坯的加热温度，确保穿孔热轧后超级13Cr油管金相组织中含有的δ铁素体不超过5％，所制得的超级13Cr油管屈服强度850～890MPa、抗拉强度≥920MPa、延伸率21～24％、硬度26～29HRC。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1 88.9*6.45规格超级13Cr油管的生产
本实施例超级13Cr油管的采用的生产工艺流程为：锻造Φ200的圆坯→环形炉加热→斜轧穿孔→PQF连管机轧管→张减→矫直→检查、包装。
表1实施例1所示超级13Cr油管的化学成分(wt％)及计算温度
C Si Mn P S Cr V Mo Ni N 计算温度
0.02 0.25 0.32 0.018 0.002 12.6 0.05 2.28 5.32 0.014 1231℃
本实施例超级13Cr油管的化学成分如表1所示。其中，环形炉的均热段炉温为计算温度1106℃+12.9
(9.6-12.6-3.9*2.28-6.1*0.25-10.8*0.05+40.1*0.02+30.2*0.014+1.9*0.32+4.1*5.32)＝1231℃，穿孔为Φ226×16的毛管，热轧成Φ180×6的荒管；经三辊张力减径机张减成Φ88.9*6.45规格的成品钢管，其成品率为97％。
本实施例所制得的超级13Cr油管屈服强度850～890MPa、抗拉强度≥920MPa、延伸率21～24％、硬度26～29HRC。
本实施例所制得的超级13Cr油管的金相组织如图1所示，组织中含有的δ铁素体约0.5～1％。
实施例2 88.9*6.45规格超级13Cr油管的生产
本实施例超级13Cr油管的采用的生产工艺流程为：锻造Φ200的圆坯→环形炉加热→斜轧穿孔→PQF连管机轧管→张减→矫直→检查、包装。
表2实施例2所示超级13Cr油管的化学成分(wt％)及计算温度
C Si Mn P S Cr V Mo Ni N 计算温度
0.01 0.22 0.29 0.015 0.002 12.53 0.06 2.21 5.42 0.013 1235℃
本实施例超级13Cr油管的化学成分如表2所示。其中，环形炉的均热段炉温为计算温度1106℃+12.9(9.6-12.53-3.9*2.21-6.1*0.22-10.8*0.06+40.1*0.01+30.2*0.013+1.9*0.29+4.1*5.42)＝1235℃，穿孔为Φ226×16的毛管，热轧成Φ180×6的荒管；经三辊张力减径机张减成Φ88.9*6.45规格的成品钢管，其成品率为97％。
本实施例所制得的超级13Cr油管屈服强度850～890MPa、抗拉强度≥920MPa、延伸率21～24％、硬度26～29HRC。
本实施例所制得的超级13Cr油管的金相组织如图2所示，组织中含有的δ铁素体约2～3％。
实施例3 177.8*10.36规格超级13Cr油管的生产
本实施例超级13Cr油管的采用的生产工艺流程为：锻造Φ200的圆坯→环形炉加热→斜轧穿孔→PQF连管机轧管→张减→矫直→检查、包装。
表3实施例3所示超级13Cr油管的化学成分(wt％)及计算温度
C Si Mn P S Cr V Mo Ni N 计算温度
0.02 0.19 0.34 0.014 0.002 12.6 0.06 2.22 5.32 0.015 1238℃
本实施例超级13Cr油管的化学成分如表3所示。其中，环形炉的均热段炉温为计算温度1106℃+12.9(9.6-12.6-3.9*2.22-6.1*0.19-10.8*0.06+40.1*0.02+30.2*0.015+1.9*0.34+4.1*5.32)＝1238℃，穿孔为Φ226×17的毛管，热轧成Φ182×10的荒管；经三辊张力减径机张减成Φ177.8*10.36规格的成品钢管，其成品率为97％。
本实施例所制得的超级13Cr油管屈服强度850～890MPa、抗拉强度≥920MPa、延伸率21～24％、硬度26～29HRC。
本实施例所制得的超级13Cr油管的金相组织如图3所示，组织中含有的δ铁素体约1％～2％。
可见，采用本发明的加热方法后，能够解决了现有技术中超级13Cr油管金相组织的δ铁素体含量容易超标和成品率低的问题。

Claims (3)

1.超级13Cr油管的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：对超级13Cr油管管坯进行加热，加热温度为计算温度以下20℃～计算温度，然后进行穿孔、轧制、矫直，得到超级13Cr油管；其中，所述计算温度按照下述公式计算得到：1106+12.9×(9.6-Cr-3.9Mo-6.1Si-10.8V+40.1C+30.2N+1.9Mn+4.1Ni)，计算温度的单位为℃，Cr为管坯成分中铬的质量百分数*100，Mo为管坯成分中钼的质量百分数*100，Si为管坯成分中硅的质量百分数*100，V为管坯成分中钒的质量百分数*100，C为管坯成分中碳的质量百分数*100，N为管坯成分中氮的质量百分数*100，Mn为管坯成分中锰的质量百分数*100，Ni为管坯成分中镍的质量百分数*100。
2.根据权利要求1所述的超级13Cr油管的生产方法，其特征在于：所述加热温度为计算温度。
3.根据权利要求1或2所述的超级13Cr油管的生产方法，其特征在于：加热时间≥6.5小时。
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