CN110527773A - 一种石油套管tg22用钢带的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石油套管TG22用钢带的生产方法。本发明的石油套管TG22用钢带的生产方法，优化各组含量参数和生产条件，得到的石油套管TG22用钢带强度、拉伸性能以及耐低温冲击韧性优良，提高了石油套管TG22钢带的综合性能，有利于应对石油井外力载荷冲击，适合工业化生产。

Description

一种石油套管TG22用钢带的生产方法
技术领域
本发明涉及套管设备技术领域，尤其涉及一种石油套管TG22用钢带及其生产方法。
背景技术
随着社会的不断迅速发展，对于石油及天然气等能源的需求量越来越大，能源需求的不断增长、结构调整和优化，带动了石油天然气工业的全面发展。石油开采时的油田井的深度不断增加，传统开采石油井用套管强度等性能不能适应深井低温环境。对开发一种能承受高强度及低温环境，用于深井石油开采的石油套管存在迫切需求。
目前，我国深井及超深井的发展较为迅猛，对用于深井石油开采的石油套管提出高质量要求的同时，用于制造深井及超深井的石油套管的钢带越来愈不能满足现有的需要，亟待开发一种既能承受外加载荷又能满足产品低温冲击韧性的钢带。现有公开的申请号为201410690132.1的中国发明专利，名称为一种J55钢级SEW膨胀套管及其制造方法介绍了采用添加Cr和B合金元素，经过一步法钢带成型焊接、全管体中频感应快速加热、热张力减径及后续在线控制冷却生产强塑性满足作业技术要求的新型钢级膨胀套管。其钢带中添加的合金元素Cr极易在铸机拉坯过程中产生裂纹缺陷，降低生产效率，增加了生产成本。并且当前国内钢厂研发处于起步阶段，研发水平参差不齐，现有的套管用钢带存在不足包括后期制管热处理后得到的产品性能不佳，强度不佳，以及开发过程会遇到低温冲击性能不合、表面红色氧化物等缺陷问题，甚至一些企业的产品在经制管热处理后产品的性能低于下限的情况，使制造的石油套管质量差，用于石油开采存在运输效率差，容易崩裂产生泄露，套管寿命短，增加了开采成本以及维修维护成本。基于上述情况，对优化开发新型石油套管用钢带、提高石油套管产品质量，提高管道运输质量，延长管道运输中套管的寿命存在迫切需求。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种石油套管TG22用钢带的生产方法，以改进石油套管TG22的质量。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术中用于石油套管TG22用钢带产品性能不佳，强度不佳，低温冲击韧性差、表面易存在红色氧化物，使制造的石油套管质量差，运输效率差，容易崩裂产生泄露，套管寿命短，增加了石油开采成本以及维修维护成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种石油套管TG22用钢带的生产方法，包括以下步骤：
步骤1、转炉冶炼和LF炉精炼得到钢水；
步骤2、将步骤1的钢水采用拉速为1.0m/min恒拉速进行连铸得到铸坯；
步骤3、将步骤2得到的铸坯在加热炉中加热，铸坯加热温度1190℃～1230℃，加热时间为180～300min，均热温度为1180℃～1220℃；均热时间为30～60min；
步骤4、将步骤3加热后的铸坯进行粗轧和精轧；所述粗轧R1开启1和3道次除磷水，粗轧R2开启5道次除磷水，粗轧各道次除鳞水压力为≥20MPa；所述精轧开启第一、第二机架间除鳞水；
步骤5、采用加密层流冷却处理步骤4的钢带得到所述石油套管TG22用钢带；
进一步地，所述步骤1中，转炉冶炼采用锰铁、硅铁等合金进行合金化，终脱氧采用铝铁脱氧；转炉冶炼出钢温度为≥1620℃；
进一步地，所述步骤1中，LF炉精炼时为在LF炉进行造渣、脱氧、脱硫及去除夹杂物过程控制，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铌铁等合金微调钢水成分到目标范围，喂入钙线进行钙处理，钙处理完毕后进行软吹8～10min；
进一步地，所述步骤2中，连铸时，液相线温度为1508℃，第一包中间包钢水过热度25～40℃，其它炉次钢水过热度15～30℃；
进一步地，所述步骤3中，所述加热炉出炉温度为1150～1190℃；
进一步地，所述步骤4中，所述粗轧采用1+5模式或3+5模式，
进一步地，所述粗轧后中间坯厚度为46～60mm；
进一步地，步骤4中，所述精轧终轧温度为815～845℃；卷取温度在570～610℃；
进一步地，所述精轧后钢坯的厚度为6～9mm；
进一步地，所述步骤5中，所述加密层流冷却处理冷却速度控制在16～22℃均匀冷却；
在本发明的较佳实施方式中，所述步骤4中，粗轧为采用1#粗轧机轧制1道次，2#粗轧机轧制5道次；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤4中，粗轧为采用1#粗轧机轧制3道次，2#粗轧机轧制5道次；
在本发明的较佳实施方式中，所述步骤4中，精轧为2250mm精轧机轧制。
在本发明的较佳实施方式中，所述石油套管TG22用钢带的生产方法得到的石油套管TG22用钢带，包含以下重量百分数的组分：C 0.23％；Si 0.17％；Mn 1.30％；P 0.01％；S0.003％；Nb 0.02％；Als 0.030％；Ca 0.002％；
采用以上方案，本发明公开的石油套管TG22用钢带的生产方法，具有以下技术效果：
(1)本发明的石油套管TG22用钢带的生产方法，通过控制轧制与控制冷却工艺，轧制过程优化除磷水操作，有效减少了钢带产品表面氧化物，提高了石油套管TG22用钢带表面质量，以及钢带产品的强度以及耐低温冲击韧性，使产品的优良综合性能大大提高；具有广泛的应用前景；
(2)利用本发明的石油套管TG22用钢带制造的石油套管TG22质量好，质量稳定，拉伸性能和冲击性能优良，表面不易存在红色氧化物，有利于应对石油井外力载荷冲击，应用于开采石油井效果好，寿命长，降低了成本，社会效益显著；
(3)本发明的石油套管TG22用钢带的生产方法，方法简单，易操作，适合工业化生产。
综上所述，本发明的石油套管TG22用钢带的生产方法，优化各组含量参数和生产条件，得到的石油套管TG22用钢带强度、拉伸性能以及耐低温冲击韧性优良，提高了石油套管TG22钢带的综合性能，有利于应对石油井外力载荷冲击，适合工业化生产。
以下将结合具体实施方式对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的钢带的显微组织图；
图2是本发明对比试验例3得到钢带的断口形貌图；
具体实施方式
以下介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1、石油套管TG22用钢带的制备
采用锰铁、硅铁等合金进行合金化，终脱氧采用铝铁脱氧进行转炉冶炼，出钢温度为≥1620℃，保证成分与温度协调出钢；若新出钢口出钢温度在温度上限的基础上酌情提高10～15℃；
采用LF炉进行造渣、脱氧、脱硫及去除夹杂物过程控制的精炼，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铌铁等合金微调钢水成分到目标范围，喂入钙线进行钙处理，钙处理完毕保证软吹时间大于8～10min；
采用恒拉速，拉速为1.0m/min进行连铸，液相线温度为1508℃，第一包中间包钢水过热度25～40℃，其它炉次钢水过热度15～30℃，得到铸坯；
采用步进式加热炉加热铸坯，加热温度为1190～1230℃，在炉时间为180～300min，均热温度为1180～1220℃，均热时间30～60min，出炉温度为1150～1190℃，然后采用1+5模式进行粗轧，粗轧R1开启1和3道次除磷水，粗轧R2开启5道次除磷水，粗轧各道次除鳞水压力为≥20MPa；粗轧得到的中间坯厚度为46～60mm；
精轧采用F1～F7，精轧时开启第一、第二机架间除鳞水，精轧开轧温度为980～1050℃，终轧温度为830±15℃，卷取温度在590±20℃，精轧后厚度6.0～9.0mm；
采用加密层流冷却精轧后钢带，冷却速度为16～22℃均匀冷却；得到厚度为7.34mm的石油套管TG22用钢带。
对实施例1得到的石油套管TG22用钢带进行组分分析，结果如表1所示：
表1
C Si Mn P S Nb Als Ca
0.23 0.17 1.30 0.010 0.003 0.02 0.030 0.0020
对实施例1得到的石油套管TG22用钢带在-10℃进行冲击性能测试和拉伸性能测试，结果如表2所示：
表2
表2数据表明，本发明实施例制备得到的套管钢带，在-10℃下，冲击性能良好；拉伸性能优；
对本发明实施例1得到的石油套管TG22用钢带进行显微组织观察，如图1所示；
实施例2、
采用与实施例1相类似的方法操作，采用3+5模式进行粗轧，制备得到厚度为6mm实施例2的石油套管TG22用钢带；
对比例3、采用普通生产方法，粗轧和精轧未采用除鳞水压力为≥20MP的除磷水操作，进行石油套管TG22用钢带的制备。
对本发明对比试验例3得到的石油套管TG22用钢带进行断口形貌显微组织观察以及性能检测，如图2所示，本发明对比试验例3得到的石油套管TG22用钢带扫描断口形貌，出现较为明显的MnS夹杂，钢带表面质量差，性能检测结果为-10℃低温冲击韧性不合格；
本发明其他实施例得到的石油套管TG22用钢带具有相似的优良性能；
本发明其他技术方案也具有与上述相类似的有益效果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种石油套管TG22用钢带的生产方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1、转炉冶炼和LF炉精炼得到钢水；
步骤2、将步骤1的钢水采用拉速为1.0m/min恒拉速进行连铸得到铸坯；
步骤3、将步骤2得到的铸坯在加热炉中加热，铸坯加热温度1190℃～1230℃，加热时间为180～300min，均热温度为1180℃～1220℃；均热时间为30～60min；
步骤4、将步骤3加热后的铸坯进行粗轧和精轧；所述粗轧R1开启1和3道次除磷水，粗轧R2开启5道次除磷水，粗轧各道次除鳞水压力为≥20MPa；所述精轧开启第一、第二机架间除鳞水；
步骤5、采用加密层流冷却处理步骤4的钢带得到所述石油套管TG22用钢带。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1中，
所述转炉冶炼采用锰铁、硅铁等合金进行合金化，终脱氧采用铝铁脱氧；转炉冶炼出钢温度为≥1620℃；
所述LF炉精炼时为在LF炉进行造渣、脱氧、脱硫及去除夹杂物过程控制，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铌铁等合金微调钢水成分到目标范围，喂入钙线进行钙处理，钙处理完毕后进行软吹8～10min。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤2中，
所述连铸时，液相线温度为1508℃，第一包中间包钢水过热度25～40℃，其它炉次钢水过热度15～30℃。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤3中，
所述加热炉出炉温度为1150～1190℃。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤4中，
所述粗轧采用1+5模式或3+5模式；
所述粗轧后中间坯厚度为46～60mm；
所述精轧终轧温度为815～845℃；卷取温度在570～610℃；
所述精轧后钢坯的厚度为6～9mm。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤5中，
所述加密层流冷却处理冷却速度控制在16～22℃均匀冷却。
7.一种权利要求1～6任一项所述方法得到的石油套管TG22用钢带，其特征在于，所述石油套管TG22用钢带包含以下重量百分数的组分：C 0.23％；Si 0.17％；Mn 1.30％；P0.01％；S 0.003％；Nb 0.02％；Als 0.030％；Ca 0.002％。
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