CN105986178A - 一种合金结构钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金结构钢,该钢的化学成份按重量百分比计量,C:0.25%-0.35%,Mn:1.2%-1.5%,Si:0.5%-0.7%,P:≤0.015%,S:≤0.01%,Cr:≤0.05%,Ni:≤0.1%,V: 0.05%-0.2%,Cu:≤0.1%,Al:≤0.01%,余量为Fe及不可避免的夹杂;碳当量Ce≤0.4%。本发明还提供了利用该合金钢制造的隔热油管,仅须正火处理,无须调质处理,加工工艺简单,产品质量稳定。
Description
技术领域
技术领域本发明涉及一种合金结构钢。
背景技术
热采技术随着石油工业技术而发展,它对低压井,稠油井,老油井以及低温地带油井稳定和提高日产量最有效方法之一。已被广泛应用和推广。尤其稠油井含有较高比例的石蜡和沥青的原油,特点是比重大,粘度高,流动性差的重质油。以及一些老油井,由于采掘时间长,油层压力低,原油流动性差,采掘十分困难,为了保证油井的日产量稳定或提高,必须推广应用热采技术来增加采掘量。由于热采技术的迅速发展,使昔日被称为“地下僵龙”的高粘度稠油跃出地面成为十分重要的石化原料。
随着稠油开采的不断增加,热采技术得到迅速发展,相应隔热油管 ( 即隔热双层管 ) 的需求量大大增加。
热采技术的原理:主要利用特制的隔热油管向地下稠油层注入高温高压蒸汽。使它在油层里停留 7 ~ 15 天时间,从而达到软化原油作用、提高原油温度、降低粘度、增加流动性,使原油增强自喷能力或借助于抽油机增加采集能力的技术。
隔热油管由两层钢管组成。外层管又称外套管,内层管又称内衬管。在内外层管之间填补绝热材料 ( 如耐高温玻璃纤维、铝箔、硅酸盐等多层包扎而成 ),同时将夹层间抽成真空或注入惰性气体 (He 或 Ar) 增加绝热性能。
由于隔热油管的工况条件,必须采用高强度材质管制造而成。尤其内层衬管承受高温高压 ( 温度 T ≥ 380℃,压力 P ≥ 36MPa),因此,必需采用强度达到 N80 级,外层套管处于常温下工作,一般可应用强度 J55 级即可,也可采用与内衬管同等强度钢。
隔热油管的外套管和内衬管之间保持一定间隙,在制造时内衬管两端必须进行加厚再扩径加工,内衬管务必有良好的加工工艺性能。内外管的连接应用焊接方法,内外管需具有良好的焊接性能 ( 一般可用材质的碳当量 Ce 来控制 )。
隔热油管工作条件十分恶劣。外层套管承受温度和压力与工作现场等同。然而内层衬管除承受输送高温高压蒸汽外,由于内外管温度和压力差悬殊,产生应力特别严重,使整个管体处于复杂应力作用下,往往使整个管体产生弯曲、扭转或焊缝产生裂纹、开裂等缺陷出现。尤其内外管端连接处由于焊接产生热影响区,迫使该部分材质的可塑性降低,即使采取退火或回火处理,亦很难达到正常状态。容易成为裂纹、开裂等缺陷的埋伏区。
依据隔热油管应用特点和生产制造,管体材质一般选用优质低合金结构钢。用热轧无缝管方法制成管体 ( 平端 ),用调质处理提高钢的强度。尤其内衬管强度务必达到 N80 级要求。日本和美国的内外管是应用 25Mn2 钢制管。其内衬管应用水作淬火剂淬火,再经回火处理而成 ( 金相组织为回火索氏体 )。而德国和我国某些厂家则选用 25CrMo 钢制管,
用油作淬火剂淬火,加回火处理而成。这两种调质处理方法的共同点:工艺装备复杂、投资大、技术水平高、操作难度大、合格率低、成本高,迫使成品价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种合金结构钢,利用该合金结构钢制造隔热油管的外套管和内衬管,加工工艺简单,提高隔热油管的外套管和内衬管的焊接性能。本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种合金结构钢,该钢的化学成份按重量百分比计量, C: 0.25% -0.35%, Mn : 1.2% -1.5%, Si : 0.5% -0.7%, P:≤ 0.015%, S:≤ 0.01%, Cr :≤ 0.05%, Ni :≤ 0.1%, V: 0.05% -0.2%, Cu :≤ 0.1%, Al :≤ 0.01%,余量为 Fe 及不可避免的夹杂;碳当量 Ce ≤ 0.4%。
一种利用上述合金结构钢生产隔热油管的加工工艺,所述加工工艺步骤是:
(1) 对经检验合格的管坯进行下料;(2) 对管坯进行加温,加热温度为 1300-1340℃; (3) 在热定心下进行穿孔; (4) 打头处理;(5) 退火处理;(6) 进行酸洗;(7) 进行磷化皂化;(8) 进行冷拔处理;(9) 对冷拔后的管料再次进行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔处理,直至钢管尺寸符合设计要求;(10) 对管料进行正火热处理,正火温度为 950-1000℃; (11) 对管料进行矫直和切头尾;(12) 进行理化检验和无损检测,钢管的金相组织应为铁素体和珠光体,不得有魏氏组织存在。
利用本发明合金结构钢生产隔热油管,加工工艺中无须调质处理,而只需正火热处理,工艺装备简单,操作简便,性能稳定,合格率高;内衬管和外套管采用同种材质、同一种工艺方法,获得相同的机械性能、工艺性能和金相组织,这对内衬管两端加厚和扩径、内外管焊接创造有利条件,焊接性能良好,焊缝热影响区应力敏感性不明显,能够提高隔热油管的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
本发明合金结构钢的化学成份按重量百分比计量,C: 0.25% -0.35%, Mn : 1.2% -1.5%, Si : 0.5% -0.7%, P:≤ 0.015%, S:≤ 0.01%, Cr :≤ 0.05%, Ni :≤ 0.1%, V: 0.05% -0.2%, Cu :≤ 0.1%, Al :≤ 0.01%,余量为 Fe 及不可避免的夹杂;碳当量 Ce ≤ 0.4%。合金结构钢的冶炼方法:电炉 (EF+LF+VD) 加炉外精炼法冶炼而成。
钢的低倍组织试片上不得有肉眼可见的白点、残余缩孔、分层、裂纹、气泡、夹杂、翻皮等缺陷存在。允许的低倍组织;一般疏松,中心疏松和偏析等各不大于 1.5 级。
钢的非金属夹杂物按 GB10561 规定,合格级别按 ISO 评级图评级:
合金结构钢生产隔热油管的加工工艺步骤是:
(1) 对经检验合格的管坯进行下料;(2) 对管坯进行加温,加热温度为 1300-1340℃; (3) 在热定心下进行穿孔; (4) 打头处理;(5) 退火处理;(6) 进行酸洗;(7) 进行磷化皂化;(8) 进行冷拔处理;(9) 对冷拔后的管料再次进行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔处理,直至钢管尺寸符合设计要求;(10) 对管料进行正火热处理,正火温度为 950-1000℃; (11) 对管料进行矫直和切头尾;(12) 进行理化检验和无损检测,钢管的金相组织应为铁素体和珠光体,不得有魏氏组织存在。
Claims (1)
1.一种合金结构钢,其特征在于:该钢的化学成份按重量百分比计量, C: 0.25% -0.35%, Mn : 1.2% -1.5%, Si : 0.5% -0.7%, P:≤ 0.015%, S:≤ 0.01%, Cr :≤ 0.05%, Ni :≤ 0.1%, V: 0.05% -0.2%, Cu :≤ 0.1%, Al :≤ 0.01%,余量为 Fe 及不可避免的夹杂;碳当量 Ce ≤ 0.4%。
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