CN108393355A - 一种油气井用新型无缝钢管的制造方法 - Google Patents
一种油气井用新型无缝钢管的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108393355A CN108393355A CN201810249966.7A CN201810249966A CN108393355A CN 108393355 A CN108393355 A CN 108393355A CN 201810249966 A CN201810249966 A CN 201810249966A CN 108393355 A CN108393355 A CN 108393355A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipe
- rolling
- manufacturing
- hollow
- seamless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 86
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 101
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 12
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 abstract description 30
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 27
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 27
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 20
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 20
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 5
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000009785 tube rolling Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000628997 Flos Species 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004686 fractography Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009875 water degumming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
- B21B19/10—Finishing, e.g. smoothing, sizing, reeling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
- C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明公开的一种油气井用新型无缝钢管的制造方法，包括步骤：第一步：对预设成分的管坯进行加热，使其充分奥氏体化，然后进行穿孔轧制，获得中空的毛管；第二步：对所述毛管按照预设的冷却速度进行冷却降温，并在达到预设冷却停止温度时停止继续冷却降温；第三步：继续对所述毛管进行延伸轧制和减径轧制，获得中空的荒管；第四步：对所述荒管进行回火处理，并进行定径整形轧制，最终获得新型无缝钢管。本发明公开的油气井用新型无缝钢管的制造方法，其可以制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管来作为油井管，从而充分满足用户在低温环境下的油井管使用需求，保证油井管具有较长的使用寿命，有利于广泛地推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，特别是涉及一种油气井用新型无缝钢管的制造方法。
背景技术
目前，在油气井开采石油和天然气时，通常需要使用到油井管来传输石油或者天然气。
在腐蚀环境、极端气候环境、以及极寒的极地环境下的油气田开发中，为了满足用户的使用需要，需要使用具有高强度、耐腐蚀性、低温韧性的油井管，而且要控制油井管的成本。另外，从降低油气井开发成本的角度出发，要求减薄油井管的壁厚而提高强韧度及耐腐蚀性能。
有时候，用户甚至要求与常规的美国石油学会API标准规定的无缝钢管相比，要求无缝钢管的屈服强度超过750MPa、外径和壁厚之比大于20(即是薄壁)、具有优良的低温韧性和耐腐蚀性及显著减少内外表面的缺陷。
因此，目前迫切开发出一种技术，其可以制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管来作为油井管，从而充分满足用户在低温环境下的油井管使用需求，保证油井管具有较长的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种油气井用新型无缝钢管的制造方法，其可以制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管来作为油井管，从而充分满足用户在低温环境下的油井管使用需求，保证油井管具有较长的使用寿命，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种电池包装膜的制造方法，包括以下步骤：
第一步：对预设成分的管坯进行加热，使其充分奥氏体化，然后进行穿孔轧制，获得中空的毛管；
第二步：对所述毛管按照预设的冷却速度进行冷却降温，并在达到预设冷却停止温度时停止继续冷却降温；
第三步：继续对所述毛管进行延伸轧制和减径轧制，获得中空的荒管；
第四步：对所述荒管进行回火处理，并进行定径整形轧制，最终获得新型无缝钢管。
其中，在第一步中，所述预设成分的管坯包含下列化学成分：
碳C为0～0.050％、硅Si为0～0.500％、锰Mn为0.30％～1.80％、铬Cr为15.5～18.0％、镍Ni为1.5％～5.0％、钼Mo为1.2％～3.5％、钒V为0.04％～0.18％、氮N为0.01％～0.15％、氧O为0～0.006％、铝Al为0.002％～0.045％、铜Cu为0.20～0.50％、铌Nb为0～0.2％、钛Ti为0～0.3％、钙Ca为0～0.01％、磷P为0～0.005％和硫S为0～0.005％，其余为铁Fe，各组分均按质量百分比。
其中，所述碳C在所述管坯中的质量百分比为0.015％～0.045％；
所述硅Si在所述管坯中的质量百分比为0.15％～0.45％；
所述锰Mn在所述管坯中的质量百分比为0.35％～1.0％；
所述铬Cr在所述管坯中的质量百分比为16.4％～18.0％；
所述镍Ni在所述管坯中的质量百分比为2.5％～4.5％；
所述钼Mo在所述管坯中的质量百分比为2.0％～3.0％；
所述钒V在所述管坯中的质量百分比为0.06％～0.10％；
所述氮N在所述管坯中的质量百分比为0.02％～0.08％；
所述铝Al在所述管坯中的质量百分比为0.002％～0.03％；
所述铜Cu在所述管坯中的质量百分比为0.25％～0.45％。
其中，在第一步中，对预设成分的管坯进行加热，使其温度范围保持在1250℃～管坯的熔点。
其中，在第一步中，对预设成分的管坯进行穿孔轧制，使其在穿孔轧制时的温度范围保持在1260℃～1300℃。
其中，在第二步中，所述预设的冷却速度为200℃/min～260℃/min，所述预设冷却停止温度为680℃～720℃。
其中，在第二步中，所述毛管在冷却前后的温度差大于或者等于50℃。
其中，在第三步中，在延伸轧制过程中，采用连轧机组进行延伸轧制，并且所述连轧机组中轧辊的回转方向与荒管的轴线成5°～10°的倾斜角；
所述延伸轧制和减径轧制的总加工时间为六百秒之内。
其中，在第四步中，对所述荒管进行回火处理时，所述荒管以50℃/min～100℃/min的平均冷却速度进行冷却。
其中，在第四步中，对所述荒管进行回火处理时，首先保持回火温度为600℃～620℃，以50℃/min的冷却速度进行冷却，然后以100℃/min冷却速度通过在400℃～550℃温度范围内的回火敏感区间。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种油气井用新型无缝钢管的制造方法，其可以制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管来作为油井管，从而充分满足用户在低温环境下的油井管使用需求，保证油井管具有较长的使用寿命，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。
此外，基于本发明提出的制造方法，可以制造出屈服强度超过750MPa、外径和壁厚之比大于20，并且兼备低温韧性优异及内外表面缺陷少的油气井用新型无缝钢管。
附图说明
图1为本发明提供的一种油气井用新型无缝钢管的制造方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种油气井用新型无缝钢管的制造方法，用于制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管，该方法具体包括以下步骤：
第一步：对预设成分的管坯(即生产钢管所用的坯料)进行加热，使其充分奥氏体化，然后进行穿孔轧制，获得中空的毛管；
第二步：对所述毛管按照预设的冷却速度进行冷却降温，并在达到预设冷却停止温度时停止继续冷却降温；
第三步：继续对所述毛管进行延伸轧制和减径轧制，获得中空的荒管；
第四步：对所述荒管进行回火处理，并进行定径整形轧制，最终获得新型无缝钢管，即薄壁高合金钢的新型无缝钢管。
在本发明中，在第一步中，所述预设成分的管坯(即生产钢管所用的坯料)包含下列化学成分：
碳C为0～0.050％、硅Si为0～0.500％、锰Mn为0.30％～1.80％、铬Cr为15.5～18.0％、镍Ni为1.5％～5.0％、钼Mo为1.2％～3.5％、钒V为0.04％～0.18％、氮N为0.01％～0.15％、氧O为0～0.006％、铝Al为0.002％～0.045％、铜Cu为0.20～0.50％、铌Nb为0～0.2％、钛Ti为0～0.3％、钙Ca为0～0.01％、磷P为0～0.005％和硫S为0～0.005％，其余为铁Fe，各组分均按质量百分比。
具体实现上，铁Fe在所述管坯中的质量百分比具体可以为69.249％～81.248％。
为了更加清楚地理解本发明的技术构思，下面说明管坯具有以上各组分的化学成分的组成原因。另外，除非另有说明，否则简单地以质量百分比％表示含有量。
一、碳C的质量百分比为：0～0.050％。碳(C)对马氏体系高合金钢的强度有重要的作用，为提高钢的强度，希望碳当量的含量在0.015％以上。但碳含量超过0.050％的话，则由于高合金钢含有大量的Gr和Ni元素，而引起回火过程中的敏化现象加剧。因此，从耐腐蚀性能的观点出发，应选较少的碳。为此，本发明将碳C的含量限制在0～0.050％，其在所述管坯中的含量(即质量百分比)优选范围为0.015％～0.045％。
二、硅Si的质量百分比为0～0.500％。Si是作为脱氧剂使用的元素，优选含量为0.10％以上。另一方面，当含量超过0.500％时，耐腐蚀性降低，进而，热加工性能也降低。因此，Si被限制在0.500％以下，在本发明中，硅Si在所述管坯中的含量(即质量百分比)优选范围为0.15％～0.45％。
三、锰Mn的质量百分比为0.30％～1.80％。Mn是具有提高金属材料强度作用的元素，为了获得这样的效果，需要其含有在0.30％以上。另一方面，如果含量超过1.80％，则韧性受到不利影响。因此，锰Mn在所述管坯中的含量(即质量百分比)被限制在0.30％～1.80％之间，最佳范围为0.35％～1.0％。
四、铬Cr的质量百分比为15.5％～18.0％。铬Cr具有形成金属保护膜并提高耐腐蚀性能的作用，进而，具有固溶和提高钢的强度作用。为了获得这样的效果，需要含量在15.5％以上。另一方面，如果其含量大于18.0％，则热加工性能劣化，强度反而下降。因此，铬Cr在所述管坯中的含量(即质量百分比)限制在15.5％～18.0％，最优范围为16.4％～18.0％。
五、镍Ni的质量百分比为1.5％～5.0％。Ni具有增强金属保护膜并提高耐腐蚀性能的作用，进而固溶以提高钢的强度和韧性。达到这样的效果需要其含量在1.5％以上。另一方面，当其含量超过5.0％时，马氏体相的稳定性降低，强度降低。为此，镍Ni在所述管坯中的含量(即质量百分比)限制在1.5～5.0％，优选范围在2.5％～4.5％之间。
六、钼Mo的质量百分比为1.2％～3.5％。Mo在含量超过1.2％以上时，具有抗Cl离子引起的点蚀腐蚀的作用。另一方面，如果含量超过3.5％，则强度降低且材料成本升高。由于这个原因，钼Mo在所述管坯中的含量(即质量百分比)被限制在1.2％～3.5％之间，优选范围为2.0％～3.0％。
七、钒V的质量百分比为0.04％～0.18％。V是增加金属强度并提高耐腐蚀性的元素。为了获得这样的效果，需要含量在0.04％以上。另一方面，当含量超过0.18％时，则韧性降低。因此，钒V在所述管坯中的含量(即质量百分比)限制在0.04％～0.18％之间，优选范围为0.06％～0.10％。
八、氮N的质量百分比为0.01％～0.15％。N是显着提高金属耐点腐蚀性能的元素，为了得到这样的效果，需要含量在0.01％以上。另一方面，如果其含量超过0.15％，则会形成各种氮化物，降低韧性。氮N在所述管坯中的最佳含量(即质量百分比)范围为0.02％～0.08％。
九、氧O的质量百分比为0～0.006％。氧在钢中以氧化物的形式存在，并对钢的各种性能产生不利影响。因此，应尽可能地减少它的存在。特别是O的含有量大于0.006％时，热加工性、韧性、及耐腐蚀性都显着降低。因此，限制氧O在所述管坯中的含量(即质量百分比)为0～0.006％。
十、铝Al的质量百分比为0.002％～0.045％。Al在炼钢中是起脱氧剂作用的元素，为了获得这样的效果，Al的含有量在0.002％以上，但超过0.045％时，韧性受到不良影响。因此，限定铝Al在所述管坯中的含量(即质量百分比)范围为0.002％～0.045％，优选限定在0.002％～0.03％。此外，当不添加Al时，允许少于0.002％的Al作为不可避免的杂质存在。
十一、铜Cu的质量百分比为0.20～0.50％。Cu具有强化金属保护膜，抑制氢侵入钢中，提高抗硫化物应力腐蚀开裂的能力。为了获得这样的效果，需要Cu为0.2％以上。另一方面，当Cu含量超过0.50％，热加工性和韧性降低。因此，限定铜Cu在所述管坯中的含量(即质量百分比)范围为0.20％～0.50％，优选范围为0.25％～0.45％。
十二、铌Nb的质量百分比为0～0.2％。Nb是增加强度的元素。为达到这样的效果，需要Nb为0.03％以上。另一方面，当Nb含量超过0.2％时，金属的韧性降低。因此，限制Nb在所述管坯中的含量(即质量百分比)为0～0.2％。
十三、钛Ti的质量百分比为0～0.3％。Ti是增加金属强度的元素。为达到这样的效果，需要Ti含量0.03％以上。另一方面，当Ti含量超过0.3％时，金属的韧性降低。因此，限制Ti在所述管坯中的含量(即质量百分比)为0～0.3％。
十四、钙Ca的质量百分比为0～0.01％。Ca具有使硫化物所形成的夹杂物球化的作用，降低夹杂物周围基体的晶格畸变和降低夹杂物的氢捕获能力。为了获得这样的效果，Ca的含量在0.0005％以上，但如果Ca的含量超过0.01％，则耐腐蚀性降低。因此，Ca在所述管坯中的含量(即质量百分比)限制在0～0.01％。
除了上述的化学成分之外，其余部分是铁Fe，有时候还不可避免的杂质物。作为不可避免的杂质，磷P在所述管坯中的含量(即质量百分比)可以为0～0.005％，硫S在所述管坯中的含量(即质量百分比)可以为0～0.005％。
在本发明中，在第一步中，所述预设成分的管坯的制造步骤包括以下步骤：
首先，将预设成分的管坯包含的各组分放入到电弧炉中进行熔化，获得钢水；
然后，通过钢包精炼炉来对所述钢水进行精炼；
接着，通过圆坯连续铸造机来铸造获得管坯，以作为轧管原料使用。
对于本发明，具体实现上，冶炼具有上述成分的管坯是采用现有的制备方法，无需有特殊的方法和冶炼方法限制。
需要说明的是，钢包精炼炉，是用来对初炼炉(电弧炉、平炉、转炉)所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备，具体可以为LF在线钢包精炼炉。
具体实现上，所述电弧炉可以采用150t(吨)的电弧炉。所述圆坯连续铸造机可以是用于铸造外径为Ф250毫米管坯的铸造机。
因此，对于本发明，通过电弧炉和钢包精炼炉，可以有效地除去钢水中的硫、磷等杂质，控制炉中的钢水温度和化学成分，通过圆坯连续铸造机，可以进一步将钢水铸造成圆管坯，作为轧管原料使用。
在本发明中，在第一步中，对预设成分的管坯(即生产钢管所用的坯料)进行加热，使其温度范围保持在1250℃～管坯的熔点，从而实现充分的奥氏体化。
需要说明的是，具体实现上，管坯装入到天然气加热的环形加热炉中，加热到1250℃以上和熔点以下的温度范围。当加热温度低于1250℃时，过低的温度会延迟奥氏体相的形成和元素的扩散，而影响利用相变实现金属组织的细化。另一方面，管坯温度高于熔点就开始熔化，不能进行加工。因此，管坯的加热温度范围限制在1250℃以上且小于熔点。从减小穿孔轧制的变形阻力、容易加工、避免内折缺陷、加大急冷时的温度差的角度看，具体实现上，对预设成分的管坯进行加热所保持的温度范围可以为1250℃～1320℃，优选为1260℃～1300℃。
在本发明中，在第一步中，可以采用现有的穿孔机进行穿孔轧制。
需要说明的是，穿孔轧制是将实心的管坯轧制成规定的毛管，没有特殊的限定要求。本发明用高压水除去加热到稍高于最佳可塑温度的管坯的氧化铁皮，通过三辊斜轧穿孔机轧制具有热定心孔的最佳可塑温度范围内的管坯，有效地减小穿孔轧制的轴向阻力、以及顶头耗损。
在穿孔轧制时，管坯温度越低，变形速度越大，毛管越容易产生内折缺陷。另一方面，加热温度过低，则穿孔轧制咬入困难。本发明的无缝钢管管坯属于高合金钢，穿孔轧制比较困难，容易出现缺陷。为此，限制对所述管坯进行穿孔轧制的变形速度在1.2/s～2.3m/s范围，并且轧制温度在1260℃～1300℃。
在本发明中，在第二步中，所述预设的冷却速度优选为200℃/min～260℃/min，所述预设冷却停止温度优选为680℃～720℃。具体可以采用现有的任意一种具有上述冷却速度和能力的冷却装置，来实现急速冷却毛管。
具体实现上，在第二步中，所述毛管在冷却前后的温度差大于或者等于150℃。
需要说明的是，本发明为获得非平衡状态下的马氏体、珠光体及奥氏体的分布比例，在穿孔轧制工艺后进行急速冷却。本发明中使用的冷却装置需要具有在毛管表面获得至少200℃/min以上的冷却速度的冷却能力。通过冷却装置将毛管以200℃/min以上的冷却速度冷却至规定的冷却停止温度，要求毛管的冷却开始温度和冷却停止温度的温度差至少在150℃以上，且冷却停止温度不低于620℃以上，即所述毛管在冷却后降温到非平衡状态的相变温度之下。由于合金钢在700～800℃时晶粒开始长大，则对所述毛管进行温度冷却时采用的优选冷却停止温度范围680℃～720℃。
如果冷却装置的冷却能力不足，平均冷却速度低于200℃/min的情况下，难于获得非平衡状态下的相分布比例，即使随后进行延伸轧制和减径轧制，也难于使金属组织细化。对于本发明，从防止高合金钢热应力引起的裂纹和弯曲变形的观点出发，所述预设的冷却速度优选为200℃/min～260℃/min。
在本发明中，在第三步中，可以采用现有的连轧机组来进行延伸轧制，并通过现有的减径机组来进行减径(缩颈)轧制。
需要说明的是，延伸轧制是将经急速冷却的毛管延轴向延伸并减径的轧制，不限定轧制的类型。毛管在延伸轧制过程中的变形量比较大，通过过冷方式冷却的高合金钢基体组织以奥氏体相为主，具有良好的塑性和较小的变形抗力。在马氏体相转变温度范围内进行轧制，一是通过延伸轧制的金属形变使晶粒的细化程度增大，奥氏体的平均晶粒尺寸明显减小；二是因轧制的塑性变形而产生应变诱发马氏体；三是动态再结晶软化奥氏体变形产生的硬化。
由于延伸轧制的变形量较大和温度相对较低，为此，在第三步中，在延伸轧制过程中，采用连轧机组来进行延伸轧制，并且所述连轧机组中轧辊的回转方向与荒管的轴线优选为成5°～10°的倾斜角，轧制速度优选为5m/s，以使得荒管在轧制过程中能够旋转，以改善表面状态。
还需要说明的是，减径轧制是将经延伸轧制的荒管进行减径并延伸的轧制，没有特殊的限定要求。具体实现上，在第三步中，所述延伸轧制和减径轧制的总加工时间为六百秒之内，即要求在对毛管进行冷却降温之后的600秒内完成。从冷却结束之后到轧制加工开始的时间超过600s时，毛管的奥氏体相就转变成铁素体相，难以确保非平衡状态。
在本发明中，在第四步中，需要说明的是，通过对荒管进行回火处理，即进一步急速冷却经轧制的荒管，可以有效促进荒管中马氏体组织的生成，最后在较低温度进行定径整形轧制，制成薄壁高合金钢无缝钢管。
需要说明的是，在本发明中，通过研究300℃～780℃不同回火温度及回火冷却速度下钢的组织、强度、耐腐蚀性及硬度等的变化规律，表明荒管的回火能分为：调整力学性能的高温回火(560℃～650℃)和消除残余应力的低温回火(150℃～370℃)，而且在400℃～550℃的温度范围内有回火敏感区间。
在本发明中，在第四步中，对所述荒管进行回火处理时，所述荒管以50℃/min～100℃/min的平均冷却速度进行冷却。
具体实现上，在第四步中，对所述荒管进行回火处理时，首先保持回火温度为600℃～620℃，以50℃/min的冷却速度进行冷却，然后以100℃/min冷却速度通过在400℃～550℃温度范围内的回火敏感区间，从而可以获得以板条马氏体为主的基体成分。
因此，对于本发明，通过进行控制冷却速度和温度的回火处理，可以消除残余应力和恢复晶格畸变及促进马氏体生成，从而获得高强韧性和耐腐蚀性能的钢管。
具体实现上，所使用的冷却装置只要是能够将减径轧制后的荒管，以50℃/min～100℃/min的冷却速度进行冷却即可，不做特殊限定，所使用的冷却装置要求能均匀冷却荒管的内外表面和芯部。
在本发明中，在第四步中，需要说明的是，定径整形轧制影响无缝钢管的表面质量、尺寸精度、管型和机械性能等。在轧制加工过程中，一是高合金钢的特点是变形抗力大，比普通碳钢高一倍；二是冷加工过程中会产生形变马氏体，则加工硬化速率快,需要更大的轧制能力与负荷；三是高合金钢导热性差，需要轧机具有更强的冷却能力。因此，对定径整形轧机的要求是轧制的时间短和道次少、总轧制压下相对较低、良好的辊型和尺寸精度。
综合以上技术方案可知，通过上述方法，本发明可以制造得到的无缝钢管是具有上述化学成分和以马氏体相为主、残余奥氏体相和铁素体相为辅的组织，并且将铁素体相的体积比控制在30％以下、残留奥氏体相的体积比控制在20％以下。具有这种组织结构的薄壁高合金钢无缝钢管能够具有750MPa以上的屈服强度、壁厚中心位置在-40℃的夏比冲击试验的吸收能量60J以上的低温韧性。
对于本发明，其可以充分利用现有的生产设备来运行本发明提供的制造方法，简单地制造具有高强度、低温韧性、耐腐蚀及表面缺陷少的薄壁高合金钢无缝钢管，并具有工业生产的价格优势。另外，依据本发明提供的制造方法，能够以热处理和轧制加工相结合的方法促进无缝钢管组织的晶粒细化，具有进一步提升高强度薄壁无缝钢管的低温韧性的效果。
需要说明的是，本发明制造高强度薄壁无缝钢管的生产线流程为：将加热后的管坯在适当的温度范围内进行穿孔轧制成中空的毛管，随后进行快速急冷，而后进行延伸轧制和减径轧制，再对轧制成型的荒管进行急冷，最后进行定径成型轧制。
还需要说明的是，决定无缝钢管性能的主要因素是管坯的化学成分、热处理工艺、以及轧制生产过程中的三个主要变形工序。这三个主要变形工序包括：一是管坯穿孔，即将实心管坯穿孔轧制成毛管；二是延伸轧制，即将毛管延伸轧制成接近尺寸要求的荒管；三是定减径轧制，即将荒管轧制成符合用户的尺寸要求的无缝钢管。
对于本发明，需要说明的是，为了制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管，其中，提高薄壁高合金钢无缝钢管的强度和韧性，所采用的有效方法是进行金属组织细化，形成以马氏体为主兼有铁素体和残余奥氏体的组织；解决钢管耐腐蚀性的方法，是适量添加耐腐蚀元素和减少管体的表面缺陷，控制钢管表面缺陷的方法是通过控制轧制工艺实现。
在本发明中，控制高合金钢的成分在奥氏体(γ)或奥氏体+铁素体(γ+α)相区内，通过在奥氏体区的长时间加热，使得碳化物固溶到钢中，进行急冷形成淬火马氏体，从而提高金属材料的强度；同时，还提高合金钢中的铬含量，使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，但是铬含量超过13％时，由于不存在奥氏体相，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，为此，本发明还在钢坯中添加N元素，使得合金允许更高的铬含量；还通过添加钼和钒元素，增加合金钢的细化能力、耐蚀性及耐磨性。
对于本发明，为了细化薄壁高合金钢无缝钢管的组织，将高合金钢的管坯加热到1250℃以上和熔点以下的范围之内，充分奥氏体化之后，进行穿孔轧制，以200℃/min以上的冷却速度进行急冷到非平衡状态的相变温度之下，这种急速冷却的开始温度与停止温度之差至少为150℃以上、且冷却停止温度至少为620℃以上，然后进行延伸轧制、减径轧制、回火处理及定径轧制，使毛管减薄成形为薄壁无缝钢管，通过这种方式使金属组织细化，能显着提高薄壁高合金钢无缝钢管的强度和低温韧性。
需要说明的是，通常情况下，高温时的高合金钢组成主要是奥氏体相成分，在以空冷程度进行冷却时，奥氏体相随温度的降低而减少，转变为铁素体相，继续降温铁素体相转变为珠光体相。在本发明中，以急速冷却的方式进行穿孔轧制后的高温毛管的加速冷却，使奥氏体相的析出延迟，获得非平衡状态下的相位分布。然后，本发明对以非平衡状态存在的铁素体晶粒施加应变，这种非平衡组织的金属材料通过延伸轧制和减径轧制能够实现薄壁高合金钢无缝钢管组织的细化，强度和低温韧性提高。另外，本发明还通过加速冷却来延迟奥氏体的相变，使得铁素体相的比率相对降低，轧制变形就不会集中在强度较低的铁素体相上，使金属的热变形能提高，就能一定程度抑制轧制缺陷的发生。此外，在金属的晶粒细化之后，再次进行急速冷却，使奥氏体中固溶的碳原子没有时间扩散出晶胞，大部分转变为马氏体。通过控制高合金钢的含碳量≤0.2％的条件，使形成的马氏体基本为板条状马氏体。板条马氏体在具有较高强度、硬度的同时，还具有相当高的韧性和塑性。
在本发明中，具体实现上，为了能够利用现有的钢管生产设备来实施本发明提供的油气井用新型无缝钢管的制造方法，制造出高强度薄壁高合金钢无缝钢管，对于本发明，将使用的制造生产线由传统的加热炉、穿孔轧制、延伸轧制、再加热炉、减径轧制、定径轧制、热处理炉的设备配置，改变为在穿孔轧制和延伸轧制设备之间增设冷却装置、减径轧制和定径轧制设备之间增设冷却装置、以及取消再加热炉。
对于本发明，具体的薄壁高合金钢无缝钢管的制造生产线设备布局，按照前后顺序依次为：管坯加热炉、穿孔轧制机组、急速冷却装置、延伸轧制机组、减径轧制机组、热处理设备、定径整形机组，与常规轧制无缝钢管明显差异的是，在穿孔轧制机组和延伸轧制机组之间增设急速冷却装置、以及在定径整形机组之前进行回火热处理工艺，这是本发明轧制低温韧性优异的油井用高强度薄壁高合金钢无缝钢管的制造方法的特征。
下面结合具体的实施例，来说明根据本发明提供的一种油气井用新型无缝钢管的制造方法及所制备获得的油气井用新型无缝钢管的优越性。
以铁绵铁、废钢及铁合金为炼钢原料，将这些原料在电弧炉中熔化成钢水，用连续铸造方法铸造成圆坯，铸坯为下表1所示化学成分和含量的圆管坯(Φ为250mm)，表1中的含量为在管坯中的质量百分比(％)。
将上述管坯装入到环形加热炉中，加热至表2所示的加热温度(范围在1260℃～1300℃内)，并保持一定时间(120分钟)后，使用穿孔机组进行穿孔轧制，控制穿孔轧制变形速度在1.2m/s～2.3m/s内、轧制温度在1260℃～1300℃，轧制成毛管(壁厚20mm～25mm)，将毛管以200℃/min～260℃/min的冷却速度冷却到680℃～720℃范围之间，然后进行管体自旋的延伸轧制和减径轧制制成荒管，并要求延伸轧制和减径轧制在冷却之后的600秒内完成，进而进行温度为600℃～620℃回火处理，最后进行冷轧定径整形，最终得到外径Φ为244.5mm、壁厚为11.99mm的薄壁无缝钢管。具体制造方法和条件如下表2所示。
表1：
| No | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | N | Al | Cu | Nb | Ti | Ca | 0 |
| A | 0.017 | 0.28 | 0.37 | 0.001 | 0.001 | 16.6 | 4.46 | 2.6 | 0.065 | 0.026 | 0.014 | 0.42 | 0.090 | 0.01 | 0.007 | 0.0030 |
| B | 0.033 | 0.22 | 0.47 | 0.001 | 0.001 | 17.1 | 4.22 | 2.7 | 0.085 | 0.056 | 0.013 | 0.45 | 0.088 | 0.18 | 0.006 | 0.0022 |
| C | 0.015 | 0.25 | 0.82 | 0.001 | 0.002 | 17.7 | 3.90 | 2.4 | 0.075 | 0.068 | 0.023 | 0.40 | 0.120 | 0.28 | 0.001 | 0.0034 |
| D | 0.045 | 0.19 | 0.65 | 0.002 | 0.001 | 16.5 | 3.64 | 2.5 | 0.061 | 0.044 | 0.018 | 0.44 | 0.086 | 0.14 | 0.004 | 0.0029 |
| E | 0.017 | 0.16 | 0.90 | 0.001 | 0.001 | 18.0 | 2.50 | 2.8 | 0.100 | 0.039 | 0.015 | 0.38 | 0.117 | 0.29 | 0.002 | 0.0025 |
| F | 0.024 | 0.42 | 0.75 | 0.001 | 0.001 | 16.8 | 3.80 | 2.4 | 0.720 | 0.052 | 0.003 | 0.32 | 0.138 | 0.08 | 0.003 | 0.0018 |
| G | 0.019 | 0.38 | 0.81 | 0.002 | 0.001 | 17.8 | 3.71 | 2.3 | 0.088 | 0.067 | 0.027 | 0.36 | 0.168 | 0.21 | 0.001 | 0.0015 |
| H | 0.040 | 0.45 | 0.83 | 0.002 | 0.002 | 16.4 | 3.15 | 2.5 | 0.065 | 0.078 | 0.024 | 0.25 | 0.084 | 0.09 | 0.002 | 0.0029 |
| I | 0.033 | 0.35 | 0.66 | 0.001 | 0.001 | 16.6 | 3.12 | 2.2 | 0.060 | 0.046 | 0.019 | 0.35 | 0.192 | 0.18 | 0.001 | 0.0016 |
表2：
在表2中，M为马氏体；F为铁素体；残γ为残留奥氏体。
在采用上述方法制成的薄壁无缝钢管中取出试样，进行组织观察、拉伸试验和冲击试验。具体的测试方法如下。
第一步：金相组织观察。从制成的薄壁无缝钢管中取出用于组织观察的试样，用研磨和强酸腐蚀方法处理与管的轴线方向正交的截面，形成能用显微镜观察的断面，用电子显微镜(放大倍数：1000倍)观察断面组织，测量组织的种类和金相比例。从金相组织照片中，测量单位长度内的金相数目，将其作为衡量晶粒尺寸和晶粒细化的指标。
第二步：拉伸试验。从制成的薄壁无缝钢管中取出符合国标GB/T 2975规定，取管轴方向为拉伸方向的试样，按照ASTM E-8标准进行金属拉伸试验，测定屈服强度YS和拉伸强度TS。屈服强度定义为0.2％伸长率时的强度，希望YS为750MPa以上。试样的数目不少于5个，将其平均值作为薄壁无缝钢管的强度指标。
第三步：冲击试验。从制成的薄壁无缝钢管的壁厚芯部截取V型缺口试样，试样的长度垂直于管体的轴线方向，参照GB-T229-2007的规定进行夏比冲击试验，测定试验件在-40℃时的吸收能量，进行韧性评价。试样的数目不少于5个，将其平均值作为薄壁无缝钢管的吸收能量。
第四步：表面缺陷检验。就轧制成的薄壁无缝钢管，观察管体内外表面有无缺陷。在确定缺陷数目的同时，切开缺陷的断面检查深度，在缺陷深度小于0.5mm且为数量3个以内时，定义为“无缺陷”；深度为0.5mm以上或数量超过3个时，定义为“有缺陷”；缺陷的数量小于5个为“少”，数量为5个或以上为“多”。具体的实验和检验结果见表3所示，表3显示了本发明制造的无缝钢管的金相组织及材料性能。
表3：
在表3中，M为马氏体；F为铁素体；残γ为残留奥氏体。
通过以上本发明的实施例可知，在本发明中，即使在管壁的芯部也都能使晶粒组织细化，而屈服强度为750MPa以上，无表面缺陷的发生，相比冲击试验温度为-40℃下时的吸收能量为60J以上，韧性显著提高。另一方面，在本发明的比较例中，出现了轧制缺陷和组织构比不足及晶粒粗大等，不能保证所要求的高强度、低温韧性及耐腐蚀性能。
因此，与现有技术相比较，本发明提供的一种油气井用新型无缝钢管的制造方法，其可以制造高强度、高韧性、耐低温、耐腐蚀的薄壁高合金钢无缝钢管来作为油井管，从而充分满足用户在低温环境下的油井管使用需求，保证油井管具有较长的使用寿命，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。
此外，基于本发明提出的制造方法，可以制造出屈服强度超过750MPa、外径和壁厚之比大于20，并且兼备低温韧性优异及内外表面缺陷少的油气井用新型无缝钢管。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种油气井用新型无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：对预设成分的管坯进行加热，使其充分奥氏体化，然后进行穿孔轧制，获得中空的毛管；
第二步：对所述毛管按照预设的冷却速度进行冷却降温，并在达到预设冷却停止温度时停止继续冷却降温；
第三步：继续对所述毛管进行延伸轧制和减径轧制，获得中空的荒管；
第四步：对所述荒管进行回火处理，并进行定径整形轧制，最终获得新型无缝钢管。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在第一步中，所述预设成分的管坯包含下列化学成分：
碳C为0～0.050％、硅Si为0～0.500％、锰Mn为0.30％～1.80％、铬Cr为15.5～18.0％、镍Ni为1.5％～5.0％、钼Mo为1.2％～3.5％、钒V为0.04％～0.18％、氮N为0.01％～0.15％、氧O为0～0.006％、铝Al为0.002％～0.045％、铜Cu为0.20～0.50％、铌Nb为0～0.2％、钛Ti为0～0.3％、钙Ca为0～0.01％、磷P为0～0.005％和硫S为0～0.005％，其余为铁Fe，各组分均按质量百分比。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述碳C在所述管坯中的质量百分比为0.015％～0.045％；
所述硅Si在所述管坯中的质量百分比为0.15％～0.45％；
所述锰Mn在所述管坯中的质量百分比为0.35％～1.0％；
所述铬Cr在所述管坯中的质量百分比为16.4％～18.0％；
所述镍Ni在所述管坯中的质量百分比为2.5％～4.5％；
所述钼Mo在所述管坯中的质量百分比为2.0％～3.0％；
所述钒V在所述管坯中的质量百分比为0.06％～0.10％；
所述氮N在所述管坯中的质量百分比为0.02％～0.08％；
所述铝Al在所述管坯中的质量百分比为0.002％～0.03％；
所述铜Cu在所述管坯中的质量百分比为0.25％～0.45％。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在第一步中，对预设成分的管坯进行加热，使其温度范围保持在1250℃～管坯的熔点。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在第一步中，对预设成分的管坯进行穿孔轧制，使其在穿孔轧制时的温度范围保持在1260℃～1300℃。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在第二步中，所述预设的冷却速度为200℃/min～260℃/min，所述预设冷却停止温度为680℃～720℃。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在第二步中，所述毛管在冷却前后的温度差大于或者等于50℃。
8.如权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，在第三步中，在延伸轧制过程中，采用连轧机组进行延伸轧制，并且所述连轧机组中轧辊的回转方向与荒管的轴线成5°～10°的倾斜角；
所述延伸轧制和减径轧制的总加工时间为六百秒之内。
9.如权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，在第四步中，对所述荒管进行回火处理时，所述荒管以50℃/min～100℃/min的平均冷却速度进行冷却。
10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在第四步中，对所述荒管进行回火处理时，首先保持回火温度为600℃～620℃，以50℃/min的冷却速度进行冷却，然后以100℃/min冷却速度通过在400℃～550℃温度范围内的回火敏感区间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810249966.7A CN108393355A (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 一种油气井用新型无缝钢管的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810249966.7A CN108393355A (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 一种油气井用新型无缝钢管的制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108393355A true CN108393355A (zh) | 2018-08-14 |
Family
ID=63093155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810249966.7A Pending CN108393355A (zh) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 一种油气井用新型无缝钢管的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108393355A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109234500A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-18 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种提高铁镍基耐蚀合金油井管抗应力腐蚀性能的方法 |
| CN109590333A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-09 | 湖北新冶钢特种钢管有限公司 | 一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法 |
| CN110479791A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-11-22 | 长春市阿尔科达科技有限公司 | 一种高压油轨缩颈成型的加工方法 |
| CN112916646A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 天津市腾丰钢管有限公司 | 一种耐腐蚀无缝钢管加工工艺 |
| CN113770196A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-10 | 江苏宏亿钢管有限公司 | 安全气囊用精密无缝钢管加工工艺 |
| CN113976629A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-01-28 | 北京科技大学 | 一种无缝管及其制备方法 |
| CN114350923A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-15 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种采用环形炉加热含稀土5Cr低碳中合金钢圆管坯的方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005336599A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-12-08 | Jfe Steel Kk | 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法 |
| CN1836056A (zh) * | 2003-08-19 | 2006-09-20 | 杰富意钢铁株式会社 | 耐腐蚀性优良的油井用高强度不锈钢管及其制造方法 |
| CN101586450A (zh) * | 2009-04-29 | 2009-11-25 | 天津钢管集团股份有限公司 | 具有高强度和高韧性石油套管及其制造方法 |
| CN102618791A (zh) * | 2012-04-23 | 2012-08-01 | 天津商业大学 | 耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管及其制造方法 |
| CN102782173A (zh) * | 2010-03-05 | 2012-11-14 | 新日本制铁株式会社 | 韧性优异的机械结构用高强度无缝钢管及其制造方法 |
| CN102906292A (zh) * | 2010-06-02 | 2013-01-30 | 住友金属工业株式会社 | 管线管用无缝钢管及其制造方法 |
| CN104073735A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-01 | 张家港市华尊宝特种材料科技有限公司 | 一种耐低温异型钢管及其制备方法 |
| JP2016188408A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 薄肉高強度継目無鋼管製造用装置列およびそれを利用した油井用薄肉高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法 |
| JP2017031493A (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 新日鐵住金株式会社 | ステンレス鋼管の製造方法 |
-
2018
- 2018-03-26 CN CN201810249966.7A patent/CN108393355A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1836056A (zh) * | 2003-08-19 | 2006-09-20 | 杰富意钢铁株式会社 | 耐腐蚀性优良的油井用高强度不锈钢管及其制造方法 |
| JP2005336599A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-12-08 | Jfe Steel Kk | 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法 |
| CN101586450A (zh) * | 2009-04-29 | 2009-11-25 | 天津钢管集团股份有限公司 | 具有高强度和高韧性石油套管及其制造方法 |
| CN102782173A (zh) * | 2010-03-05 | 2012-11-14 | 新日本制铁株式会社 | 韧性优异的机械结构用高强度无缝钢管及其制造方法 |
| CN102906292A (zh) * | 2010-06-02 | 2013-01-30 | 住友金属工业株式会社 | 管线管用无缝钢管及其制造方法 |
| CN102618791A (zh) * | 2012-04-23 | 2012-08-01 | 天津商业大学 | 耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管及其制造方法 |
| CN104073735A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-01 | 张家港市华尊宝特种材料科技有限公司 | 一种耐低温异型钢管及其制备方法 |
| JP2016188408A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 薄肉高強度継目無鋼管製造用装置列およびそれを利用した油井用薄肉高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法 |
| JP2017031493A (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 新日鐵住金株式会社 | ステンレス鋼管の製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 何泽民: "《钢铁冶金概论》", 31 May 1989, 北京冶金工业出版社 * |
| 刘冀琼: "《钢铁冶金学 第3册 钢的成形》", 31 October 1992, 北京冶金工业出版社 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109234500A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-18 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种提高铁镍基耐蚀合金油井管抗应力腐蚀性能的方法 |
| CN109590333A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-09 | 湖北新冶钢特种钢管有限公司 | 一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法 |
| CN109590333B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-05-14 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法 |
| CN110479791A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-11-22 | 长春市阿尔科达科技有限公司 | 一种高压油轨缩颈成型的加工方法 |
| CN112916646A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 天津市腾丰钢管有限公司 | 一种耐腐蚀无缝钢管加工工艺 |
| CN113770196A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-10 | 江苏宏亿钢管有限公司 | 安全气囊用精密无缝钢管加工工艺 |
| CN113976629A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-01-28 | 北京科技大学 | 一种无缝管及其制备方法 |
| CN114350923A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-15 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种采用环形炉加热含稀土5Cr低碳中合金钢圆管坯的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108393355A (zh) | 一种油气井用新型无缝钢管的制造方法 | |
| CN101481780B (zh) | 超高强度高韧性易焊接超细奥氏体晶粒钢及其制造方法 | |
| CN106661705B (zh) | 渗碳合金钢及其制备方法和应用 | |
| JP4475440B1 (ja) | 継目無鋼管およびその製造方法 | |
| CN101413088B (zh) | 耐硫化氢应力腐蚀的石油套管及其制造方法 | |
| CN104250705B (zh) | 一种具有高温烘烤硬化性的搪瓷用钢及其制造方法 | |
| CN101353766B (zh) | 抗沟槽腐蚀高强度erw焊接套管用钢、套管及生产方法 | |
| CN108368575B (zh) | 冷锻调质品用轧制线棒 | |
| JP2003268503A (ja) | 耐水蒸気酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法 | |
| CN107779577A (zh) | 一种加工性能优异的园艺工具用钢及其生产方法 | |
| CN101928889A (zh) | 一种抗硫化物腐蚀用钢及其制造方法 | |
| CN109563578B (zh) | 高频淬火用钢 | |
| CN106811700B (zh) | 一种厚规格抗酸性x60ms热轧卷板及其制造方法 | |
| CN101418421A (zh) | 一种抗硫化氢腐蚀用高强度油套管及其制造方法 | |
| CN105283572B (zh) | 酸环境下使用的管线管用无缝钢管 | |
| CN109477179B (zh) | 高频淬火用钢 | |
| JP7173405B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼材 | |
| JP7168003B2 (ja) | 鋼材 | |
| CN102953016B (zh) | 一种650hb级耐磨钢板及其制造方法 | |
| CN108277438A (zh) | 超低碳马氏体不锈钢无缝管及其制造方法 | |
| CN107532259A (zh) | 马氏体不锈钢 | |
| CN101440460A (zh) | 一种抗硫化氢腐蚀用中高强度油套管及其制造方法 | |
| CN106929774B (zh) | 一种正火态x52抗硫无缝管线管及其制备方法 | |
| JP5668547B2 (ja) | 継目無鋼管の製造方法 | |
| CN104928577B (zh) | 一种具有高扩孔率和优良涂搪性能的钢板及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180814 |