CN115011874A - 一种经济型非开挖钻杆料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种经济型非开挖钻杆料及其制造方法,钢管化学成分按质量百分比计为C:0.20%~0.25%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.05%~1.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cr:0.40%~0.60%,Mo 0.05%~0.20%,Als 0.005%~0.040%,其余为铁和不可避免的杂质。本发明在综合考虑产品性能及成本的基础上,筛选确定了非开挖钻杆料的化学成分、热轧和热处理生产工艺参数,在保证钢管尺寸精度满足用户加工要求,产品具有良好力学性能的前提下,实现生产成本的最低化。
Description
技术领域
本发明涉及无缝钢管生产技术领域,尤其涉及一种经济型非开挖钻杆料及其制造方法。
背景技术
非开挖技术是指利用各种岩土钻掘设备,通过导向、定向钻进等手段在地表极小部分开挖的情况下(一般指入口和出口小面积开挖),敷设、更换和修复各种地下管线、电缆、电线等公用设施的施工新技术。非开挖技术起源于20世纪70年代,并于90年代传入我国,由于它不需要开挖面层,能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道等,节省了大量的投资和时间,是真正无污染、高效率的施工技术。因此广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复,也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。随着非开挖工程施工技术的广泛应用,对非开挖钻杆的需求也正在迅速扩大。
非开挖钻杆的连接方式基本采用加厚管端与接头通过螺纹连接或焊接连接的方式。因此保证非开挖钻杆工作稳定的关键因素在于壁厚和力学性能的均匀性,以及良好的强度、碳当量配合性。生产时主要的技术难点是:合理设计钢种成分,达到用户要求的力学性能,使产品同时具有高强度和良好的焊接性能。
授权公告号为CN 110656287 B的中国发明专利公开了“一种高强度钻杆用无缝钢管及其制造方法”,成分按质量百分比为:C 0.22~0.28%;Mn 0.45~0.65%;S≤0.008%;P≤0.015%;Si 0.17~0.35%;Ni 0.52~0.65%;Cr 0.85~1.00%;Cu≤0.20%;Mo 0.50~0.60%;Al 0.005~0.040%;Nb 0.02~0.05%;V 0.03~0.05%,余量为铁和不可避免的杂质。高强度钻杆用无缝钢管的制造工艺:转炉冶炼、炉外精炼LF+VD、连铸、连轧得到的管坯经过环形炉加热,然后穿孔,再采用MPM、PQF连轧后热处理。该发明通过合理的化学成分设计,添加少量的合金元素,在不大幅度提高成本的基础上,使钢管热处理后强度有较大幅度的提升,强度达到145PSI钢级。但其钢管的化学成分中含有Ni、Nb、V等高价合金元素,并且采用用MPM、PQF连轧工艺,导致生产成本较高。
发明内容
本发明提供了一种经济型非开挖钻杆料及其制造方法,在综合考虑产品性能及成本的基础上,筛选确定了非开挖钻杆料的化学成分、热轧和热处理生产工艺参数,在保证钢管尺寸精度满足用户加工要求,产品具有良好力学性能的前提下,实现生产成本的最低化。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种经济型非开挖钻杆料,钢管化学成分按质量百分比计为C:0.20%~0.25%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.05%~1.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cr:0.40%~0.60%,Mo 0.05%~0.20%,Als 0.005%~0.040%,其余为铁和不可避免的杂质。
成品钢管的组织为均质的回火索氏体,晶粒度7.0级。
成品钢管的抗拉强度≥1000Mpa,屈服强度931~1138Mpa,伸长率≥16.0%。
一种经济型非开挖钻杆料的制造方法,工艺过程包括:铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、连轧、切断、加热、穿孔、抗氧化、PQF连轧、脱管、热处理、微张减及冷却;其中:
(1)加热工序中,各段温度控制:第一加热段1070~1170℃,第二加热段1145~1235℃,第三加热段1260~1300℃,均热段1260~1300℃,穿孔后温度1190~1240℃,加热速度≥6.5min/cm;
(2)热处理工序包括淬火+回火,采用中频感应炉加热;淬火温度为860℃±10℃,保温时间为20~30min;回火温度为520℃±10℃,保温时间为30~40min。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
在综合考虑产品性能及成本的基础上,筛选确定了非开挖钻杆料的化学成分、热轧和热处理生产工艺参数,在保证钢管尺寸精度满足用户加工要求,产品具有良好力学性能的前提下,实现生产成本的最低化。
附图说明
图1是本发明所述经济型非开挖钻杆料的热轧态金相组织照片。
图2是本发明所述经济型非开挖钻杆料调质后的金相组织照片。
具体实施方式
本发明所述一种经济型非开挖钻杆料,钢管化学成分按质量百分比计为C:0.20%~0.25%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.05%~1.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cr:0.40%~0.60%,Mo 0.05%~0.20%,Als 0.005%~0.040%,其余为铁和不可避免的杂质。
成品钢管的组织为均质的回火索氏体,晶粒度7.0级。
成品钢管的抗拉强度≥1000Mpa,屈服强度931~1138Mpa,伸长率≥16.0%。
一种经济型非开挖钻杆料的制造方法,工艺过程包括:铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、连轧、切断、加热、穿孔、抗氧化、PQF连轧、脱管、热处理、微张减及冷却;其中:
(1)加热工序中,各段温度控制:第一加热段1070~1170℃,第二加热段1145~1235℃,第三加热段1260~1300℃,均热段1260~1300℃,穿孔后温度1190~1240℃,加热速度≥6.5min/cm;
(2)热处理工序包括淬火+回火,采用中频感应炉加热;淬火温度为860℃±10℃,保温时间为20~30min;回火温度为520℃±10℃,保温时间为30~40min。
加热时要严格按照加热制度进行,保证管坯温度均匀。同时严格控制加热时间,出现生产线小停机时,应严格按照工艺技术规程要求降温。
本发明经过调质后,其组织为回火索氏体,晶粒度7.0级。由于钢中加入了一定量的Cr、Mo等元素,对热处理制度严格要求,尤其是回火温度,以保证性能的稳定。经过调质后,得到良好、均质的回火索氏体。组织晶粒细小均匀,满足高性能的质量要求。
本发明所述经济型非开挖钻杆料的热轧态金相组织如图1所示,调质后金相组织如图2所示。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
本实施例中,经济型非开挖钻杆料的生产过程如下:
1、炼钢及轧钢过程,包括炼钢铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼[LF+VD/RH)]→方坯连铸→连轧(加热、轧制、精整)→检查;
2、钢管生产过程,包括原料验收→切断→加热→穿孔→抗氧化→PQF连轧→脱管→热处理→微张减→冷却→锯切→矫直→吹风→取样→探伤→检查→喷字标识→包装入库。
本实施例中,经济型非开挖钻杆料的化学成分见表1,主要控制的工艺参数见表2,力学性能见表3。
表1钢管化学成分(质量百分比%)
表2 PQF连轧及热处理工艺参数
表3产品力学性能
钢管外形尺寸及允许偏差见表4。
表4钢管外形尺寸及允许偏差
钢管直度偏差或弦高应符合以下规定:
a)对于接头螺纹大径≥4-1/2英寸的钢管,其直度偏差不应超过钢管总长度的0.15%;
b)在钢管每端距端面1.5m长度范围内的管端最大下垂量为2mm。
钢管毛坯按热处理制度进行热处理后制成试样,进行纵向拉伸性能检测。
钢管进行常温纵向夏比V型缺口冲击试验,其夏比V型缺口冲击试验的冲击吸收能量值要求及实测值如表5所示。
表5冲击吸收能量
钢管按表6逐支进行无损检验。
表6无损检验
检验项目 | 检验方法 | 验收等级 | |
要求项 | 内、外表面的纵向、横向缺欠 | 超声或漏磁检验 | L4 |
实施例1 | 内、外表面的纵向、横向缺欠 | 超声或漏磁检验 | 合格 |
实施例2 | 内、外表面的纵向、横向缺欠 | 超声或漏磁检验 | 合格 |
实施例3 | 内、外表面的纵向、横向缺欠 | 超声或漏磁检验 | 合格 |
钢管内、外表面均不得有裂纹、折叠、结疤、轧折、凹坑、内麻坑和离层,如有缺陷必须完全清除掉,清除后的壁厚不得超过所要求的最小壁厚。
上述钢管各项检验的取样数量、取样位置、取样方法和试验方法应符合表7的规定。
表7取样数量、取样位置、取样方法和试验方法
本实施例所生产的钢管,通过对用户的技术服务及时跟踪使用情况,用户使用后反馈加工性能良好,各项技术指标均满足非开挖钻具的设计要求。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种经济型非开挖钻杆料,其特征在于,钢管化学成分按质量百分比计为C:0.20%~0.25%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.05%~1.20%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cr:0.40%~0.60%,Mo 0.05%~0.20%,Als 0.005%~0.040%,其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种经济型非开挖钻杆料,其特征在于,成品钢管的组织为均质的回火索氏体,晶粒度7.0级。
3.根据权利要求1所述的一种经济型非开挖钻杆料,其特征在于,成品钢管的抗拉强度≥1000Mpa,屈服强度931~1138Mpa,伸长率≥16.0%。
4.如权利要求1~3任意一种所述的经济型非开挖钻杆料的制造方法,其特征在于,工艺过程包括:铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、连轧、切断、加热、穿孔、抗氧化、PQF连轧、脱管、热处理、微张减及冷却;其中:
(1)加热工序中,各段温度控制:第一加热段1070~1170℃,第二加热段1145~1235℃,第三加热段1260~1300℃,均热段1260~1300℃,穿孔后温度1190~1240℃,加热速度≥6.5min/cm;
(2)热处理工序包括淬火+回火,采用中频感应炉加热;淬火温度为860℃±10℃,保温时间为20~30min;回火温度为520℃±10℃,保温时间为30~40min。
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