CN107385323B - 一种j55钢级大膨胀率焊管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法，大膨胀率焊管的化学成分按质量百分数为：C：0.03～0.12％，Si：0.15～0.35％，Mn：2.5～5.5％，Mo：0.10～0.50％，V：0.01～0.05％，S≤0.01％，P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质；采用所述化学成分的原料冶炼成板坯，然后将板坯加热轧制并卷取成卷板；通过HFW焊接和焊缝在线热处理将卷板制成管坯，随后对管坯整体实施热机械轧制，并对所得热机械轧制管坯实施在线控制冷却处理和γ+α两相区保温处理，最终获得J55钢级大膨胀率焊管，保证了管材在≥20％径向膨胀变形后，管材纵向屈服强度为379～552MPa，抗拉强度＞517MPa，延伸率＞15％，有效保证管材膨胀后的各项性能满足API Spec 5CT‑J55标准要求。

Description

一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法
技术领域:
本发明属于焊管技术领域，具体涉及一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法。
背景技术:
单一井眼技术也称“等直径钻井”，就是抛弃原有的套管序列，利用可膨胀管的技术特性，用可膨胀管代替套管，在井眼内下入多级同一尺寸的膨胀管并固井，不仅能够有效解决由于渐缩式井深结构导致的尾管尺寸小、影响产油能力的问题，也可以在不牺牲井眼直径尺寸的情况下封隔复杂地层，减少限制井眼水平位移的摩阻力，提高钻井速度，大幅度减少钻完井时间。可膨胀管材产品分为无缝膨胀管和焊接膨胀管两种类型，相对于无缝膨胀管而言，焊接膨胀管具有壁厚尺寸精度高、内壁无螺旋状划痕缺陷等优点备受市场青睐。J55钢级是美国API Spec 5CT标准中一个重要的石油套管钢级，在我国的石油天然气勘探开发领域消耗量较大，但是国内目前尚无技术成熟的J55钢级大膨胀率可膨胀管材产品。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法，通过合理的成分设计结合钢管的成型焊接工艺、焊缝热处理、焊管热机械轧制、在线控制冷却处理以及γ+α两相区保温处理使得管材具有良好的可膨胀性能和力学性能，该膨胀管经≥20％径向膨胀变形后，管材纵向屈服强度为379～552MPa，抗拉强度＞517MPa，延伸率＞15％。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种J55钢级大膨胀率焊管，所述大膨胀率焊管的化学成分按质量百分数为：C：0.03～0.12％，Si：0.15～0.35％，Mn：2.5～5.5％，Mo：0.10～0.50％，V：0.01～0.05％，S≤0.01％，P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述一种J55钢级大膨胀率焊管的制备方法，包括的步骤有：
步骤一：将上述化学成分的原料冶炼成板坯，然后将板坯加热轧制并卷取成卷板，加热轧制的终轧温度＞830℃，卷取时的温度＞650℃；
步骤二：卷板经过拆卷、纵剪、成型后进行HFW焊接和焊缝在线热处理，得到HFW焊接钢管，并对焊缝的内外飞边高度进行修整，内飞边高度和外飞边高度均≤0.25mm；
步骤三：对HFW焊接钢管进行热机械轧制处理和在线控制冷却处理，从而得到所需规格的管坯，热机械轧制温度为850～1050℃；
步骤四：采用燃气炉将管坯加热至γ+α两相区Ac3以下20～60℃，保温2～8h，最后冷却至室温，获得J55钢级大膨胀率焊管。
上述步骤二所述焊缝在线热处理的加热方式为中频感应加热，加热温度为400～850℃。
上述步骤三所述热机械轧制处理采用电磁感应加热。
上述步骤三所述在线控制冷却的冷却介质为水，水压：60～240KPa，水量：50～300m3/h，冷却速度介于水淬冷却速度和空气冷却速度之间。
本发明的有益效果：
1、本发明通过对成分、轧制及卷取温度的设计，使卷板具有良好的强塑性，便于卷板拆卷和纵剪。
2、本发明采用电磁感应加热和在线控制冷却工艺，有效缩短了管材热处理生产周期。
3、本发明生产的焊管经≥20％径向膨胀变形后，管材纵向屈服强度为379～552MPa，抗拉强度＞517MPa，延伸率＞15％，有效保证管材膨胀后的各项性能满足API Spec5CT-J55标准要求。
具体实施方式：
实施例1：
本实施例焊管用钢化学成分质量百分比为：C：0.04％，Si：0.22％，Mn：3.75％，Mo：0.38％，V：0.026％，S：0.004％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质。
将转炉冶炼、炉外精炼后的钢水进行Ca处理后，连铸成板坯。连铸板坯经1150-1280℃加热后轧成板带，板带的终轧温度大于830℃，轧后板带冷却至725～650℃卷取成卷板。
经拆卷、纵剪、铣边、成型、HFW焊接及焊缝热处理制成φ193.7×7.3mm的有缝焊管，中频感应加热对焊缝进行在线正火热处理，感应加热温度为450～820℃，加热时间为20-60s，随后对焊缝的内外飞边进行修整，内飞边高度和外飞边高度均≤0.25mm。
采用电磁感应加热将HFW焊管加热至980～1050℃，加热时间15～90s，再利用热机械轧制设备对HFW焊管实施热机械轧制得到φ139.7×7.8mm管坯，热机械轧制温度为850～1020℃，然后利用在线控冷装置对热机械轧制管坯实施在线控制冷却至室温(水压：60～240KPa，水量：50～300m3/h)。采用燃气炉将在线控制冷却后所得管坯加热至705℃范围，保温3.5小时后空冷至室温，获得J55钢级大膨胀率焊管。
经检测，本实施例焊管纵向力学性能结果如下：屈服强度为405MPa，抗拉强度为600MPa，均匀延伸率为23.6％，断后延伸率为43％。
本实施例焊管经液压式径向膨胀20％变形后，管材纵向的力学性能如下：屈服强度为505MPa，抗拉强度为630MPa，断后延伸率为23％，达到API Spec 5CT标准中的J55钢级套管性能要求。
实施例2：
本实施例焊管用钢化学成分质量百分比为：C：0.08％，Si：0.29％，Mn：5.12％，Mo：0.42％，V：0.014％，S：0.003％，P：0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
将转炉冶炼、炉外精炼后的钢水进行Ca处理后，连铸成板坯。连铸板坯经1150-1280℃加热后轧成板带，板带的终轧温度大于830℃，轧后板带冷却至725～650℃卷取成卷板。
经拆卷、纵剪、铣边、成型、HFW焊接及焊缝热处理制成φ194×7.8mm的有缝焊管，中频感应加热对焊缝进行在线正火热处理，感应加热温度为450～820℃，加热时间为20-60s，随后对焊缝的内外飞边进行修整，内飞边高度和外飞边高度均≤0.25mm。
采用电磁感应加热将HFW焊管加热至980～1050℃，加热时间15～90s，再利用热机械轧制设备对HFW焊管实施热机械轧制得到φ140×8.5mm管坯，热机械轧制温度为850～1020℃，然后利用在线控冷装置对热机械轧制管坯实施在线控制冷却至室温(水压：60～240KPa，水量：50～300m3/h)。采用燃气炉将在线控制冷却后所得管坯加热至690℃范围，保温6小时后空冷至室温，获得J55钢级大膨胀率焊管。
经检测，本实施例焊管纵向力学性能结果如下：屈服强度为385MPa，抗拉强度为615MPa，均匀延伸率为27.1％，断后延伸率为48％。
本实施例焊管经液压式径向膨胀25％变形后，管材纵向的力学性能如下：屈服强度为535MPa，抗拉强度为655MPa，断后延伸率为19.5％，达到API Spec 5CT标准中的J55钢级套管性能要求。
实施例3：
本实施例焊管用钢化学成分质量百分比为：C：0.11％，Si：0.18％，Mn：2.96％，Mo：0.39％，V：0.04％，S：0.008％，P：0.011％，余量为Fe和不可避免的杂质。
将电炉冶炼、炉外精炼后的钢水进行Ca处理后，连铸成板坯。连铸板坯经1150-1280℃加热后轧成板带，板带的终轧温度大于830℃，轧后板带冷却至725～650℃卷取成卷板。
经拆卷、纵剪、铣边、成型、HFW焊接及焊缝热处理制成φ219.1×8.5mm的有缝焊管，中频感应加热对焊缝进行在线正火热处理，感应加热温度为450～820℃，加热时间为20-60s，随后对焊缝的内外飞边进行修整，内飞边高度和外飞边高度均≤0.25mm。
采用电磁感应加热将HFW焊管加热至980～1050℃，加热时间15～90s，再利用热机械轧制设备对HFW焊管实施热机械轧制得到φ159.3×9.3mm管坯，热机械轧制温度为850～1020℃，然后利用在线控冷装置对热机械轧制管坯实施在线控制冷却至室温(水压：60～240KPa，水量：50～300m3/h)。
采用燃气炉将在线控制冷却后所得管坯加热至700℃范围，保温8小时后空冷至室温，获得J55钢级大膨胀率焊管。
经检测，本实施例焊管纵向力学性能结果如下：屈服强度为395MPa，抗拉强度为605MPa，均匀延伸率为22.8％，断后延伸率为42％。
本实施例焊管经液压式径向膨胀20％变形后，管材纵向的力学性能如下：屈服强度为515MPa，抗拉强度为645MPa，断后延伸率为22％，达到API Spec 5CT标准中的J55钢级套管性能要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (1)

1.一种J55钢级大膨胀率焊管的制备方法，其特征在于：所述大膨胀率焊管的化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.08％，Si：0.22～0.29％，Mn：3.75～5.12％，Mo：0.38～0.42％，V：0.014～0.026％，S：0.003～0.004％，P：0.008～0.012％，余量为Fe及不可避免的杂质；所述制备方法包括的步骤有：
步骤一：将所述化学成分的原料冶炼成板坯，然后将板坯加热轧制并卷取成卷板，板坯加热温度为1150-1280℃，加热轧制的终轧温度＞830℃，卷取时的温度650～725℃；
步骤二：卷板经过拆卷、纵剪、成型后进行HFW焊接和焊缝在线热处理，得到HFW焊接钢管，并对焊缝的内外飞边高度进行修整，内飞边高度和外飞边高度均≤0.25mm；
步骤三：对HFW焊接钢管进行热机械轧制处理和在线控制冷却处理，从而得到所需规格的管坯，热机械轧制温度为850～1020℃；
步骤四：采用燃气炉将管坯加热至690～705℃，保温3.5～6h，最后冷却至室温，获得J55钢级大膨胀率焊管；
步骤二所述焊缝在线热处理的加热方式为中频感应加热，加热温度为400～820℃，加热时间为20-60s；步骤三所述热机械轧制处理采用电磁感应加热，采用电磁感应加热将HFW焊管加热至980～1050℃，加热时间15～90s；步骤三所述在线控制冷却的冷却介质为水，水压：60～240KPa，水量：50～300m3/h，冷却速度介于水淬冷却速度和空气冷却速度之间；
所述焊管的纵向力学性能：屈服强度为405MPa或385MPa，抗拉强度为600MPa或615MPa，均匀延伸率为23.6％或27.1％，断后延伸率43％或48％；
所述焊管经液压式径向膨胀20％、25％变形后，管材纵向的力学性能分别为：屈服强度为505MPa、535MPa，抗拉强度为630MPa、655MPa，断后延伸率为23％、19.5％。
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JP4516924B2 (ja) * 2006-03-23 2010-08-04 新日本製鐵株式会社 熱間圧延時の耐表面割れ性に優れた薄鋼板及びその製造方法
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