CN109930081A

CN109930081A - 一种石油套管及其制备方法

Info

Publication number: CN109930081A
Application number: CN201910196594.0A
Authority: CN
Inventors: 郭智韬; 宋江波; 张学颖
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: CN109930081B

Abstract

本发明公开了一种石油套管，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.24‑0.28％；Si：0.17‑0.37％；Mn：1.40‑1.60％；P≤0.015％；S≤0.010％；V：0.02‑0.04％；Ti：0.01‑0.03％；Al≤0.05％；RE≤0.002％其余为铁及不可避免的杂质。还公布了其制备方法。本发明的石油套管具有良好的力学性能，减小了热加工时组织的拉长趋向，并使材料的各向异性降至最低，加入稀土微合金化，使钢种塑性性能大幅度提高。

Description

一种石油套管及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种J55钢级石油套管及其制备方法。

背景技术

冶金学和钢管制造工艺技术的进步，为石油套管的成功开发创造了条件。20世纪90年代，由于钢包精炼工艺和连铸坯技术，为开发优质石油套管创造了条件。而如何提供一种优良的J55钢级石油套管是需要研究的重要任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种J55钢级石油套管及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种石油套管及其制备方法，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.24-0.28％；Si：0.17-0.37％；Mn：1.40-1.60％；P≤0.015％；S≤0.010％；V：0.02-0.04％；Ti：0.01-0.03％；Al≤0.05％；RE≤0.002％其余为铁及不可避免的杂质。

进一步的，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.27％；Si：0.26％；Mn：1.51％；P：0.010％；S：0.002％；V：0.025％；Ti：0.018％；Al：0.026％；RE：0.001％；其余为铁及不可避免的杂质。

进一步的，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.24％；Si：0.17％；Mn：1.40％；P：0.010％；S：0.002％；V：0.02％；Ti：0.01％；Al：0.026％；RE：0.001％；其余为铁及不可避免的杂质。

进一步的，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.28％；Si：0.37％；Mn：1.60％；P：0.010％；S：0.002％；V：0.04％；Ti：0.03％；Al：0.026％；RE：0.001％；其余为铁及不可避免的杂质。

一种石油套管的制备方法，包括如下步骤：

a、铁水预处理

全部采用达到要求的脱硫铁水，铁水要求：P≤0.120％、S≤0.050％，所有合金及原材料质量必须达到标准要求；

b、转炉冶炼

采用单渣工艺冶炼，终渣碱度按3.2控制；采用硅锰、锰铁合金脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺；出钢必须挡渣，挡渣失败必须扒渣；出钢过程中加入适量白灰块(铈铁合金加完以后)；

c、LF炉精炼

钢水进行扒渣处理，精炼全过程按要求正常吹氩；采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，成分调整及升温操作；精炼要造好白渣；LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按0.002％加入量加入铈铁合金；

d、VD真空炉

真空度≤0.10KPa，目标值≤0.07KPa；深真空时间≥15分钟，真空后喂入250m硅钙线，保证喂丝效果；喂丝后软吹时间≥15分钟；

e、圆坯连铸

采用电磁搅拌工艺；钢水过热度：ΔT≤30℃，该钢种液相线温度为TL＝1505℃；浇注初期采用低拉速，浇注稳定采用恒拉速进行浇注，保证铸坯内部及表面质量；

f、管坯加热

计算机***在线记录各段加热温度，有效控制预热段、均热段温度，保证加热均匀而不过烧，各喷嘴保证工作正常；

g、管坯轧制

热工具在使用前必须测量，轧前检查处理辊道避免划伤；每批进行一次热取样检查几何尺寸；严格控制轧制节奏；控制冷却水的使用，严禁浇黑管体。

进一步的，在出钢过程中加入适量白灰块之前，先进行天花铈铁合金0.002％进行合金化的工序。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

该钢级石油套管用深脱S、P铁水转炉吹氧炼钢，或用精铁粉+废钢的电炉炼钢；普遍采用适当的钢包精炼和真空脱气工艺，保持超低P、S含量，降低[N]、[H]、[O]气体含量；采用钢包电磁搅拌、钢包吹氩工艺，促进合金均匀化、非金属夹杂物充分上浮，减少非金属夹杂物含量，提高钢水纯净度；采用喂硅钙线处理工艺，使钢中残留非金属夹杂物特别是硫化锰球化。管材钢坯采用连铸技术生产，显著地减少化学成分偏析。通过控制连铸坯鼓肚量，控制浇注温度和拉坯速度，采用电磁搅拌、轻压下等技术，显著减少中心偏析与中心疏松，使连铸钢坯质量提高且各向较为同性。连铸与提高钢水纯净度、控制夹杂物形态相结合，减小了热加工时组织的拉长趋向，并使材料的各向异性降至最低。加入稀土微合金化，使钢种塑性性能大幅度提高。

降低成本的基础上，套管的力学性能指标均满足API Spec 5CT标准要求；塑性性能散差小，满足标准要求；

通过合理的成分设计，然后经过轧制得到该钢级石油套管，力学性能很好地满足标准要求，添加稀土微合金化处理具有良好的塑性性能，提高产品合格率，可以不用经过后续正火处理，大大节约成本。

具体实施方式

①冶炼

来料铁水符合要求，终点碳0.06％，磷0.009％，硫0.13％；VD深真空度为0.01Kpa，真空后软吹时间15min；圆坯连铸过热度小于30℃。表1为产品成分。

表1化学成分控制(％)

②轧制

轧制规格为管体φ339.7×9.65mm，轧制后尺寸精度合格，轧制温度控制按表2控制，管坯规格φ390mm。

表2 φ460mm机组环形加热炉各段温度控制(℃)

③力学性能

力学性能如表3，所有指标均满足API Spec 5CT标准要求。

表3热轧后的力学性能

④塑性性能

塑性性能如表4，性能散差小，满足标准要求。

表4热轧后的塑性性能

检索对比了如下三篇文献：

文献1.《J55石油套管钢钟开发试验》；

文献2.《J55油井管质量的研究》；

文献3.《J55石油套管提高韧性和细化晶粒的研究》；

文献1公开了《J55石油套管钢钟开发试验》，其化学成分碳控制范围在0.12％，而本发明的碳含量控制范围为0.05％，另外文献1磷硫含量控制范围均为小于0.040％，而本发明磷含量控制小于0.020％，硫含量控制小于0.010％，这样就有利于工业化生产性能的控制，避免因成分波动大造成性能波动，相应地对于钢的冶炼有更高的要求，而包钢目前采用的冶炼技术完全可以保证。

对比文献2，本发明采用更大的锰碳比和更低的锰硫比，相比于文献2中最大2.3的锰碳比，本发明可以达到5-6之间，而相比于文献2中最大45的锰硫比，本发明可以达到45-55之间，再加以控制终轧温度范围，保证得到理想的晶粒度，进而保证冲击韧性满足标准要求。

另外和文献3不同，本发明降低碳含量，适当添加0.02％钛元素和0.03％的钒元素，可以保证在终轧温度控制以后良好的塑性及强度。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种石油套管，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.24-0.28％；Si：0.17-0.37％；Mn：1.40-1.60％；P≤0.015％；S≤0.010％；V：0.02-0.04％；Ti：0.01-0.03％；Al≤0.05％；RE≤0.002％其余为铁及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的石油套管，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.27％；Si：0.26％；Mn：1.51％；P：0.010％；S：0.002％；V：0.025％；Ti：0.018％；Al：0.026％；RE：0.001％；其余为铁及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的石油套管，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.24％；Si：0.17％；Mn：1.40％；P：0.010％；S：0.002％；V：0.02％；Ti：0.01％；Al：0.026％；RE：0.001％；其余为铁及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的石油套管，其特征在于，包括如下重量百分比的化学成分：C：0.28％；Si：0.37％；Mn：1.60％；P：0.010％；S：0.002％；V：0.04％；Ti：0.03％；Al：0.026％；RE：0.001％；其余为铁及不可避免的杂质。

5.一种石油套管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：