CN113913708A - 一种95钢级超级13Cr无缝钢管及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种95钢级超级13Cr无缝钢管及生产方法，用钢的成分按质量百分比为：Cr 11.5～13.5、Ni4.5～5.5、Mo：1.5～2.5、Ti：0.01～0.50、C：≤0.03，余为Fe和不可避免杂质元素。无缝钢管的外圆直径为φ100～φ325mm，壁厚为6mm～30mm。生产方法为：⑴坯料冶炼，⑵坯料退火，⑶坯料加工，⑷扩孔+挤压成型和⑸调质处理，得到拉伸性能稳定的95钢级的超级13Cr钢管。本发明采用铸坯+热挤压成型+空冷或风冷热处理的方式生产无缝钢管，改善了无缝钢管的拉伸稳定性和抗腐蚀性能，适用于含有二氧化碳及硫化氢的油气田开采。

Description

一种95钢级超级13Cr无缝钢管及生产方法
技术领域
本发明属于工业制造生产领域，涉及一种95钢级超级13Cr无缝钢管及生 产方法。
背景技术
随着深层含CO2油气层的开发，具有超低碳、多元合金化和微合金化设计、 经特殊工艺制备的超级13Cr马氏体不锈钢油套管，凭借其高强度、低温韧性及 改进的抗腐蚀性能等优点，成功解决了井下油套管的CO2(微/低含H2S)腐蚀问题。 据统计，在一些高温高压含CO2油气田，目前在所有油管的使用数量上，超级13Cr 油套管已经超过20％，并有逐年增加的趋势。在目前超级13Cr的应用中，应用 最为广泛的是超级13Cr钢级为110钢级，近几年，因井下腐蚀环境的不断恶化， 具有强度略低、抗腐蚀能力较高的95钢级的无缝管需求量逐渐增加。
95钢级的超级13Cr多见于资料中，但国内未见实际生产供货，而实际在研 发中发现超级13Cr要想获得稳定性能的95钢级难度非常大，采用常规的成分 和热处理工艺，屈服强度稳定性极差，成材率极低，生产很难达到批量供货。 我公司通过对冶炼成分的控制及热处理工艺大量的试验和现场批量试制，成功 攻克工艺难关，得到拉伸性能稳定的95钢级超级13Cr无缝管。
发明内容
本发明的目的是提供一种95钢级超级13Cr无缝钢管，改善无缝钢管的拉 伸稳定性和抗腐蚀性能，用于含有二氧化碳及含少量硫化氢的油气田开采。本 发明的另一目的是提供一种95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法。
本发明的技术方案是：95钢级超级13Cr无缝钢管，用钢的成分按质量百分 比为：Cr 11.5～13.5、Ni4.5～5.5、Mo：1.5～2.5、Ti：0.01～0.50、C：≤ 0.03、Si：≤0.50、Mn：≤0.50、P：≤0.020、S：≤0.005、V：≤0.5、Cu： ≤0.25、N：0.008～0.020，其余为Fe和不可避免杂质元素。
无缝钢管的外圆直径为φ100～φ325mm，壁厚为6mm～30mm。无缝钢管的性 能为：抗拉强度≥724MPa，Rp0.2屈服强度655～724MPa，伸长率≥16％，硬度 ≤28HRC，-10℃横向夏比V型缺口冲击值≥41J。
本发明95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法，包括以下步骤：
⑴料冶炼：通过电炉冶炼+连铸工艺或模铸工艺生产超级13Cr铸坯或锻坯；
⑵坯料退火：对步骤⑴得到的坯料进行退火，降低其硬度；
⑶坯料加工：将步骤⑵得到的坯料外圆单边加工5～15mm，中心孔加工直径 30～80mm，去除表面氧化皮、中心疏松和裂纹；
⑷扩孔+挤压成型：将加工后的铸坯用电磁感应炉均匀加热到1150℃～ 1220℃，通过扩孔+挤压的方式热挤压成型得到成品尺寸钢管；
⑸调质处理：将钢管均匀加热到940℃～1020℃，出炉空冷或风冷，待钢管 温度冷却至低于40℃，再入炉加热到640℃～680℃进行回火处理，得到拉伸性 能稳定的95钢级的超级13Cr钢管。
步骤⑴坯料冶炼为，钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，并喂Al线；钢 液温度1550℃～1580℃时，进行VOD炉真空处理，真空度40Pa～70Pa，真空处 理前加入Si-Ca线，真空处理保持时间20min～40min。钢液温度在1560℃～ 1590℃时，连铸成圆管坯或铸成模铸锭。步骤⑵坯料退火的退火温度为750℃～ 850℃，保温时间24h～48h，随炉冷却到300℃以下。
步骤⑷扩孔+挤压成型阶段，利用电磁感应炉均匀加热到1150℃～1220℃， 首先进行高压水除鳞，随后内外表面用玻璃粉润滑；采用2500T立式扩孔机进 行扩孔，再采用6300T卧式挤压机热挤压成型，挤压速度150mm～300mm/s，挤 压比为6～15。步骤⑸调质处理阶段，将钢管均匀加热到940℃～1020℃，保温 4～8min/mm，采用空冷或风冷方式冷却。待钢管温度冷却至40℃以下时，再均 匀加热到640℃～680℃，保温6～15min/mm，进行回火处理，得到95钢级拉伸 性能稳定的超级13Cr钢管。
本发明采用铸坯(或锻坯)+热挤压成型+空冷或风冷热处理的方式生产无 缝钢管，得到性能稳定的95钢级超级13Cr无缝钢管，改善了无缝钢管的拉伸 稳定性和抗腐蚀性能，能够用于含有二氧化碳及含少量硫化氢的油气田开采。 本发明95钢级超级13Cr无缝钢管生产方法的生产方式环保，现场热处理工艺 便于控制，钢管表面质量良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例， 本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范 围。
本发明95钢级超级13Cr无缝钢管，生产规格为φ104.14×21.59mm，化学 成分如表1所示。
表1.φ104.14×21.59mm95钢级超级13Cr无缝钢管的成分化验数据/(w％)
元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu
实测成分 0.03 0.32 0.58 0.016 0.012 5.32 12.59 1.99 0.18
元素 Ti v Fe N As Sn Pb Sb Bi
实测成分 0.032 0.07 78.8 0.017 0.0007 0.0003 0.0010 0.0001 0.0001
95钢级超级13Cr无缝钢管的生产过程，包括以下步骤：
⑴坯料冶炼，通过电炉冶炼+连铸工艺，生产超级13Cr铸坯。铸坯料的规 格为φ310mm×长830mm，采用电炉+炉外精炼+真空脱气+连铸工艺，制备成超级 13Cr铸坯料。钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，并喂Al线，钢液温度1560℃～1570℃时，进行VOD炉真空处理，真空度为40Pa～70Pa，真空前加入Si-Ca线， 真空保持时间30min。钢液温度在1570℃～1580℃，连铸成圆管坯。
⑵坯料退火，对步骤⑴得到的铸坯进行退火，降低其硬度。退火温度为 780℃，保温30h，随炉冷却到300℃出炉空冷。
⑶坯料加工，铸坯料的外圆单边加工到299mm，中心孔加工直径65mm，去 除表面氧化皮、中心缺陷。
⑷扩孔+挤压成型，将加工后的铸坯用电磁感应炉均匀加热到1150℃～ 1200℃，进行高压水除鳞，随后内外表面用玻璃粉润滑，内润滑用中碱粉。外 用844-7玻璃粉润滑，玻璃垫粉用中碱粉。采用2500T立式扩孔机进行扩孔成 型，再采用6300T卧式挤压机热挤压，挤压比12.5，挤压速度200mm～250mm/s， 挤压出规格φ104.14×21.59的钢管。
⑸调质处理，将钢管均匀加热到980℃～1000℃，出炉后风机吹风冷却，待 钢管温度冷却至低于40℃，再加热到640℃～660℃进行回火处理，得到95钢 级性能稳定的超级13Cr钢管。
⑺性能检测，对生产出的95钢级的超级13Cr无缝钢管进行性能检验，检 验数据见表2。
表2. 95钢级超级13Cr无缝钢管性能检测结果
Figure BDA0003253096160000041

Claims (8)

1.一种95钢级超级13Cr无缝钢管，其特征是：所述无缝钢管用钢的成分按质量百分比为：Cr 11.5～13.5、Ni4.5～5.5、Mo：1.5～2.5、Ti：0.01～0.50、C：≤0.03、Si：≤0.50、Mn：≤0.50、P：≤0.020、S：≤0.005、V：≤0.5、Cu：≤0.25、N：0.008～0.020，其余为Fe和不可避免杂质元素。
2.根据权利要求1所述的95钢级超级13Cr无缝钢管，其特征是：所述无缝钢管的外圆直径为φ100～φ325mm，壁厚为6mm～30mm。
3.根据权利要求1所述的95钢级超级13Cr无缝钢管，其特征是：所述无缝钢管的性能为：抗拉强度≥724MPa，Rp0.2屈服强度655～724MPa，伸长率≥16％，硬度≤28HRC，-10℃横向夏比V型缺口冲击值≥41J。
4.一种权利要求1所述95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法，其特征是：所述生产方法包括以下步骤：
⑴坯料冶炼：通过电炉冶炼+连铸工艺(或模铸)，生产超级13Cr铸坯或锻坯；
⑵坯料退火：对步骤⑴得到的坯料进行退火，降低其硬度；
⑶坯料加工：将步骤⑵得到的坯料外圆单边加工5～15mm，中心孔加工直径30～80mm，去除表面氧化皮、中心疏松和裂纹；
⑷扩孔+挤压成型：将加工后的铸坯用电磁感应炉均匀加热到1150℃～1220℃，通过扩孔+挤压的方式热挤压成型得到成品尺寸钢管；
⑸调质处理：将钢管均匀加热到940℃～1020℃，出炉空冷或风冷，待钢管温度冷却至低于40℃，再入炉加热到640℃～680℃进行回火处理，得到拉伸性能稳定的95钢级的超级13Cr钢管。
5.根据权利要求4所述的95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法，其特征是：所述步骤⑴坯料冶炼为，钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，并喂Al线；钢液温度1550℃～1580℃时，进行VOD炉真空处理，真空度40Pa～70Pa，真空处理前加入Si-Ca线，真空处理保持时间20min～40min；钢液温度在1560℃～1590℃时，连铸成圆管坯或铸成模铸锭。
6.根据权利要求4所述95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法，其特征是：所述步骤⑵坯料退火的退火温度为750℃～850℃，保温时间24h～48h，随炉冷却到300℃以下。
7.根据权利要求4所述95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法，其特征是：所述步骤⑷扩孔+挤压成型阶段，利用电磁感应炉均匀加热到1150℃～1220℃，首先进行高压水除鳞，随后内外表面用玻璃粉润滑；采用2500T立式扩孔机进行扩孔，再采用6300T卧式挤压机热挤压成型，挤压速度150mm～300mm/s，挤压比为6～15。
8.根据权利要求4所述95钢级超级13Cr无缝钢管的生产方法，其特征是：所述步骤⑸调质处理阶段，将钢管均匀加热到940℃～1020℃，保温4～8min/mm，采用空冷或风冷方式冷却；待钢管温度冷却至40℃以下时，再均匀加热到640℃～680℃，保温6～15min/mm，进行回火处理，得到95钢级拉伸性能稳定的超级13Cr钢管。
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