具有高強度和高韌性石油套管及其制造方法

專利名稱：具有高強度和高韌性石油套管及其制造方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料行業的石油天然氣工業用無縫鋼管制造技術，特 別涉及一種具有高強度和高韌性石油套管及其制造方法。
背景技術：
由于全球石油供應的嚴峻形勢，超深油氣井的勘探、建設己成為關系 到石油天然氣工業長期穩定持續發展的重大基礎工程。超高強度高韌性油 井管作為石油鉆采行業深井超深井建井的重要工業材料，成為近年來國內 外材料研究與開發的熱點。超深井由于井下高溫高壓環境，對油井管的強 度、韌性、密封性能、抗裂紋擴展能力、抗彎曲能力等使用性能有特殊要 求。鋼鐵材料要求高強度的同時，追求高韌性是目前油井管領域的研究開 發熱點。 一般來講，鋼的強度與塑性、韌性通常表現為互為消長的關系， 強度高的鋼往往塑性和韌性就低，反之，為追求高的塑性和韌性，就必須 犧牲鋼的強度。并且隨著強度的提高，延遲斷裂和缺口的敏感度也會急劇 增加。
目前，先進而流行的無縫鋼管制造工藝一般采用連鑄+MPM連軋(或PQF 連軋)工藝生產，對于高強度鋼管，采用調質熱處理的方法達到所需的強 度級別。在API標準規范中，P110 Q125級別的油井管橫向沖擊功只要達到 40J就可以，但橫向沖擊功太低，在實際應用中易發生突然失效等災難事故。 故石油天然氣開發用無縫鋼管往往要求比API標準更高的沖擊功。
隨著石油價格的高升和勘探技術的發展，開采的油層深度不斷由淺入 深，油氣井內的壓力和溫度也不斷提高，地質環境也變得越來越惡劣，使 油氣井下的石油套管所承受的應力狀態更為復雜和嚴酷。這樣的鉆采條件對石油套管的強度及韌性要求很苛刻， 一旦石油套管選擇不當，就會出現 擠毀和泄露等事故，導致整口井的減產，甚至報廢。同時，在目前生產技 術水平下，鋼材存在微小缺欠或損傷是難以避免的，關鍵是要在提高石油 套管強度的同時，改善其斷裂韌性，使材料的缺欠或損傷在嚴苛載荷下失 效時是"先漏后破"的模式，避免因韌性不足造成在超負荷應力下因裂紋 擴展導致破裂而造成災難。
制約具有高強度和高韌性石油套管制造的主要技術難點是鋼材化學成 份、高純凈鋼冶煉、超細晶粒鋼的軋制、熱處理工藝和矯直方法以及套管 幾何尺寸精度差等。這些問題制約了具有超高強度高韌性石油套管的發展。

發明內容
為解決上述技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種具有高強度 和高韌性石油套管及其制造方法，滿足油田深井或超深井開采條件的需要。
通過該方法制造的石油套管能達到160KSI 175KSI鋼級，屈服強度在 1100MPa 1250MPa之間，橫向全尺寸夏比沖擊功不低于90J。
為實現上述目的，本發明的技術解決方案是提供一種具有高強度和高
韌性石油套管，套管鋼種組成元素的重量配比為
C: 0. 16 0. 28%、 Si: ^0.50。％、 Mn: 0. 30 1.10%、 Cr: 0. 50 1.10%、 Mo: 0. 60 0. 95%、 Al: 0. 015 0. 060%、其中酸溶Als / Al^0. 80%、 Ni <0. 60%、 Cu: 0. 05% 0. 25%、 V: 0. 060 0. 20%、 Ca〉0. 0015。％、 Nb: 0.05%、 Ti: SO. 05%、 P<0.010%、 S<0.002%， 0: <0,0024%、 H <0. 0002%、 N<0. 008%、 B: 0. 0000% 0. 005%，其余為鐵。
還提供一種強度和高韌性石油套管的制造方法，其步驟包括有
①配料冶煉及管坯煉鑄
按上述鋼種組成元素重量成分為
C: 0. 16 0. 28%、 Si: SO. 50%、Mn: 0.30 1.10%、 Cr: 0. 50 1. 10%、 Mo: 0. 60 0. 95%、 Al: 0. 015 0. 060%、其中酸溶Als / A 1^0. 80%、 Ni<0. 60%、 Cu: 0. 05% 0. 25%、 V: 0. 060 0. 20%、 Ca>0. 0015%、 Nb: SO. 05%、 Ti: SO. 05%、 P<0. 010%、 S<0. 002%， 0: <0. 0024%、 H <0. 0002%、 N<0. 008%、 B: 0. 0000% 0. 005% ，其余為鐵。 在煉鋼過程中
采用優質返回廢鋼+高爐鐵水的配料工藝；
采用爐外精煉、真空脫氣、氬氣攪拌、頂渣控制及擋渣技術等純凈鋼冶 煉工藝，以降低氣體含量，提高酸溶鋁比率，尤其是降低0、 H、 N含量； 同時進行夾雜物變性的Ca處理；
采用長水口吹氬保護澆鑄，減少鋼水吸氣和二次氧化，澆注時控制較低
的鋼水過熱度溫度為25。C 30°C;
控制合理的鑄坯冷卻工藝，使連鑄坯矯直點的鑄坯溫度高于低塑性窗口 的上限溫度，使矯直溫度高于960°C，以避免表面裂紋的產生。 ②鋼管的穿孔和連軋
將冷卻后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250 1320°C，熱定 心溫度1250 1240°C，熱穿孔溫度1230 1220°C，連軋溫度1100 1050°C， 定徑溫度890 91(TC，冷卻，鋸切，探傷；
為提高橫向沖擊韌性，減小材料各向異性，對此類高強度鋼管要專門匹 配連鑄坯規格和成品規格。使連鑄坯橫截面積與成品鋼管橫截面積的比控 制在4 8之間的范圍。
③熱處理
a) 采用淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為920°C±10°C，淬火 介質為水，回火溫度在600°C 650°C，采用空冷；石油套管熱處理后，需 經行矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(rC之間，最后探傷；
b) 或采用低溫淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為870°C±10°C，淬火介質為水，回火溫度在60(TC 65(TC，采用空冷；石油套管熱處理后， 需經行矯直處理，熱矯直溫度在50(rC 55(TC之間，最后探傷；
c) 或采用靠近AC3—側的亞溫淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度 為85(TC士1(TC，淬火介質為水，回火溫度在600°C 650°C，采用空冷； 石油套管熱處理后，需經行矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(TC之間， 最后探傷；
d) 或采用淬火+低溫淬火后再回火的熱處理工藝，第一次淬火溫度為 90CrC±10°C，淬火介質為水，第2次淬火溫度為870°C±10°C，淬火介質 為水，回火溫度在600°C 650°C，采用空冷；石油套管熱處理后，需經行 矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(rC之間，最后探傷。
經上述4種熱處理工藝中的任意一種，可以使所述石油用管的力學性 能達到的指標如下
屈服強度1100 1250 MPa 抗拉強度》1150 MPa 沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功》100J 橫向全尺寸夏比沖擊功^90J
延伸率》16% 。
晶粒度》7級
經上述第4種熱處理工藝處理，可以使所述石油用管的力學性能達到
的指標如下
屈服強度1100 1250 MPa 抗拉強度》1150 MPa
沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功》100J
橫向全尺寸夏比沖擊功》100J
延伸率》16%晶粒度^9級。
本發明的有益效果是使用該工藝方法得到所要求的性能，具體表現在:
1) 采用合金含量較低的鋼種，成本較低；
2) 采用低碳含量，使得熱處理后得到板條馬氏體組織，回火處理后具 有高韌性，同時兼具抗延遲斷裂能力；眾所周知，降低碳含量是提高鋼韌 性最為有效和經濟的手段。雖然碳含量的降低對強度、淬透性等有較大影 響，但可通過鋼的合金化來保證。
3) 采用V、 Nb、 Ti、 B等復合微合金化處理技術，強化基體組織，強 化晶界強度，提高回火抗力；
4) 降低錳元素含量。錳元素可促進磷、硫的晶界共偏聚，因此降低錳 含量可減輕磷、硫等雜質元素在原奧氏體晶界的偏聚，提高鋼的韌性。還 可以減少熱處理過程中材料的過度脫碳。
5) 降低雜質元素含量，改善夾雜物形態。鋼質的純凈度對超高強度鋼 的強度及韌性有強烈影響。根據斷裂韌性KIC的要求，夾雜物"臨界尺寸" 為5 8um，當夾雜物小于5um，鋼在負荷條件下，不再發生裂紋擴展。 因此用超純凈冶煉技術，以盡可能降低超高強度鋼中的硫、磷雜質元素和 氣體含量，減少夾雜物數量，對既存夾雜物進行變性處理，改變夾雜物形 態，才可能獲得滿意的沖擊韌性，并降低材料應力腐蝕的敏感程度。
6) 優化軋制比。根據熱加工對材料性能的影響研究，得出合理的軋制 比，可使材料各向異性明顯降低，材料橫向沖擊韌性大幅上升，橫縱向沖 擊韌性比達到0.8以上。
本發明的套管在機械性能指標方面，遠超出API標準現有最高鋼級技 術要求。
具體實施例方式
結合實施例對本發明的具有高強度和高韌性的石油套管及其制造方法加以說明。
本發明的具有高強度和高韌性石油套管，套管鋼種組成元素的重量配
比為C: 0. 16 0. 28%、 Si: SO. 50%、 Mn: 0. 30 1.10%、 Cr: 0. 50 1.10%、 Mo: 0. 60 0. 95%、 Al: 0. 015 0. 060%、其中酸溶Als/A1^ 0. 80o/o、 Ni<0. 60%、 Cu: 0. 05Q/。 0. 25%、 V: 0. 060 0. 20%、 Ca>0. 0015 %、 Nb: ^0. 05%、 Ti: ^0. 05%、 P<0. 010%、 S<0. 002Q%， 0: <0. 0024 %、 H<0. 0002%、 N<0. 008%、 B: 0. 0000% 0. 005%，其余為鐵。 軋制具有高強度和高韌性石油套管的制造方法，其步驟包括有
① 配料冶煉
按上述鋼種組成元素重量成分為
C: 0. 16 0. 28%、 Si: SO. 50%、 Mn: 0. 30 1. 10%、 Cr: 0. 50 1. 10 %、 Mo: 0. 60 0. 95%、 Al: 0. 015 0. 060%、其中酸溶Als / A 1^0. 80%、 Ni<0. 60%、 Cu: .0. 05% 0. 25%、 V: 0. 060 0. 20%、 Ca〉0. 0015%、 Nb: ^0.05%、 Ti: ^0.05%、 P<0.010%、 S<0.002%， 0: <0.0020%、 H <0. 0002%、 N<0. 008%、 B: 0. 0000% 0. 005% ，其余為鐵。
② 連鑄連車L 在煉鋼過程中
采用優質返回廢鋼+高爐鐵水的配料工藝；
采用爐外精煉、真空脫氣、氬氣攪拌、頂渣控制及擋渣技術等純凈鋼冶 煉工藝，以降低氣體含量，提高酸溶鋁比率，尤其是降低O、 H、 N含量； 同時進行夾雜物變性的Ca處理；
采用長水口吹氬保護澆鑄，減少鋼水吸氣和二次氧化，澆注時控制較低 的鋼水過熱度溫度為25°C 30°C;
控制合理的鑄坯冷卻工藝，使連鑄坯矯直點的鑄坯溫度高于低塑性窗口 的上限溫度，使矯直溫度高于960°C，以避免表面裂紋的產生。②鋼管的穿孔和連軋
將冷卻后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250 1320°C，熱定 心溫度1250 1240°C，熱穿孔溫度1230 1220°C，連軋溫度1100 1050°C， 定徑溫度890 91(TC，冷卻，鋸切，探傷；
為提高橫向沖擊韌性，減小材料各向異性，對此類高強度鋼管要專門匹 配連鑄坯規格和成品規格。使連鑄坯橫截面積與成品鋼管橫截面積的比控 制在4 8之間的范圍。
③熱處理
采用淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為920°C±10°C，淬火介質 為水，回火溫度在600°C 650°C，采用空冷；石油套管熱處理后，需經行 矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(rC之間，最后探傷；
所述石油套管的力學性能達到的指標如下
屈服強度1100 1250 MPa
抗拉強度》1150 MPa
沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功》100J 橫向全尺寸夏比沖擊功》90J
延伸率》16% 。
晶粒度》7級
本發明的套管的鋼種是這樣實現的 (1)配料冶煉
采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐(EFA)熔化成鋼水，經爐外 精煉(LF)和真空(VD)脫氣方法，控制鋼中雜質的含量，提高鋼的純凈 度，獲得石油套管的重量成分為C: 0. 16 0. 28%、 Si: ^0. 50%、 Mn: 0. 30 1.10%、 Cr: 0. 50 1.10。％、 Mo: 0. 60 0. 95%、 Al: 0. 015 0. 060 %、其中酸溶Als/A 1^0.80。/。、 Ni<0.60%、 Cu: 0.05% 0.25%、 V:0. 060 0. 20%、 Ca〉0. 0015%、 Nb: ^0. 05%、 Ti: SO. 05%、 P<0. 010 %、 S< 0.002 %， 0: < 0.0024%、 H< 0.0002 %、 N< 0.008%、 B: 0. 0000%~0. 005%，其余為鐵。
介紹各個合金元素的含量與作用
C: 0. 16 0.28%， C為碳化物形成元素，可以提高鋼的強度，太低時 效果不明顯，太高時會大大降低鋼的韌性。采用低碳含量，使得熱處理后 得到板條馬氏體組織，回火處理后具有高韌性，同時兼具抗延遲斷裂能力
Si: ^0.50%，硅提高鋼中固溶體的強度和高溫抗抗氧化及耐酸性， 但降低鋼的韌性和塑性。
Mn: 0. 30 1.10%， Mn為奧氏體形成元素，可以提高鋼的淬透性，增 加鋼中的殘余奧氏體量，影響熱軋組織的均勻性，Mn還可以和S形成硫化錳 夾雜物，影響材料性能。因此，Mn不宜加入過多。
Cr: 0. 50 1.10%，鉻可提高鋼的機械性能、抗腐蝕性以及提高淬透 性，但其能使鋼的回火脆性增加。
V: 0.060 0.20%，能夠細化晶粒，形成碳化物，提高鋼的強度和韌 性，同時提高回火抗力。但含量達到一定量時，其效果增加便不明顯了， 同時因為價格很高，所以要限制使用量。
Mo: 0.60 0.95%，主要是通過碳化物及固溶強化形式來提高鋼的強 度，抑制回火脆性。含量過高會降低鋼的韌性。
Al: 0.015 0.060%，鋁能細化晶粒，提高鋼的抗氧化性能和對硫化 氫的抗腐蝕性，降低鋼的脆性轉變溫度。當鋁量過多時，將促進鋼的石墨 化傾向，降低高溫強度和韌性。
Ni<0.60%，鎳提高鋼的強韌性，改善鋼的抗腐蝕能力，降低鋼的脆性 轉變溫度。
Cu: 0.05% 0.25%，銅在合金鋼中可以提高鋼的強度和耐大氣腐蝕性，加入量過多會使鋼變脆， 一般不宜超過0. 25°/。。
Ca> 0.0015。％,鈣在煉鋼中是良好的脫氧元素，它還具有夾雜物變性能 力，在鋼水充分脫氧的條件下，會與硫和氧化鋁等形成球形復合夾雜物， 減少鋼的各相異性，提高材料橫向性能。
S<0.003%，鋼中有害元素易于Mn等元素形成夾雜物，由于該類型夾雜 物較軟，在軋制過程中容易按加工方向延伸變形，割裂材料機體，導致材 料不連續，加大材料的各向異性。因此在高強度鋼材中硫的含量需要嚴格 控制。
(2) 連鑄連軋
高純凈鋼水連鑄成圓坯，管坯橫截面積與鋼管截面積比小于8，將冷卻 后的連鑄坯在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250 132(TC，熱定心溫度1250 1240°C ，熱穿孔溫度1230 1220°C ，連軋溫度1100 1050°C ，定徑溫度890 910°C，冷卻，鋸切，探傷；
在連鑄連軋工序，要優化軋制比。根據熱加工對材料性能的影響研究， 得出合理的軋制比為4 8，可使材料各向異性明顯降低，材料橫向沖擊韌 性大幅上升，橫縱向沖擊韌性比達到0. 8以上。
(3) 熱處理
采用淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為920。C士1(TC，淬火介質 為水，回火溫度在600°C 650°C，采用空冷；.石油套管熱處理后，需經行 矯直處理，熱矯直溫度在50(rC 55(TC之間，最后探傷；
熱處理工藝是達到超高強度兼具高韌性指標的關鍵，為此可以采用如 下四種工藝
a)采用淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為920°C±10°C，淬火 介質為水，回火溫度在60(TC 65(TC，采用空冷；石油套管熱處理后，需 經行矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(rC之間，最后探傷；b) 或采用低溫淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為870°C±10°C， 淬火介質為水，回火溫度在60(rC 65(TC，采用空冷；石油套管熱處理后，
需經行矯直處理，熱矯直溫度在50crc 55(rc之間，最后探傷；
c) 或采用靠近AC3—側的亞溫淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度 為850°C±10°C，淬火介質為水，回火溫度在600°C 650°C，采用空冷； 石油套管熱處理后，需經行矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(TC之間， 最后探傷；
d) 或采用淬火+低溫淬火后再回火的熱處理工藝，第一次淬火溫度為 900°C±10°C，淬火介質為水，第2次淬火溫度為870°C±10°C，淬火介質 為水，回火溫度在60(TC 65(TC，采用空冷；石油套管熱
矯直采取熱矯直工藝
選擇最佳的矯直壓下系數，減小矯直加工所產生的殘余應力，提高石 油套管的圓度和直線度，改善石油套管的性能。 熱矯直溫度在50(TC 55(TC之間。
所述石油套管的力學性能達到的指標如下
屈服強度1100 1250MPa， 抗拉強度^1150MPa，
沖擊韌性 縱向全尺寸夏比沖擊功》100J 橫向全尺寸夏比沖擊功^90J
延伸率>16%
晶粒度^7級。
實施例按上述成份和方法生產出石油管V150(由244. 48X15. llmm)， 其化學成分及制造工藝參數如下
石油套管的重量成分為C: 0.23%、 Si: 0.27%、 Mn: 0.50%、 Cr: 1.00%、 Mo: 0.73%、 Al: 0.030%、 Ni: 0.05%、 Cu: 0.070%、 V: 0.080%、 Ca: 0.0016%、 P: 0.008%、 S: 0.001%，其余為鐵。
采用海棉鐵和廢鋼做煉鋼原料，用電弧爐熔化成鋼水，經爐外精煉和
真空脫氣后，獲得如上所述化學成分，連鑄成圓坯；將冷卻后的連鑄坯在 環形加熱爐內加熱，爐溫為1310。C，熱定心為125(TC，熱穿孔為1225"， 連軋溫度為1080°C，定徑為900°C，冷卻，鋸切；熱處理在920。C淬火(水 淬)，在63(TC回火，在51CTC熱矯直，最后探傷。
所述套管的力學性能達到的指標如下
屈服強度1121 MPa
抗拉強度1180 Mpa
沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功(0。C): 118 J
橫向全尺寸夏比沖擊功0rc): 102 j
延伸率17% 晶粒度8.0.級。
經上述d)的淬火+低溫淬火后再回火的熱處理工藝處理，可以使所述 石油用管的力學性能達到的如下指標
屈服強度1100 1250 MPa 抗拉強度》1150 MPa
沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功^100J
橫向全尺寸夏比沖擊功> 100J
延伸率》16%
晶粒度》9級。
權利要求
1、一種具有高強度和高韌性石油套管，套管鋼種組成元素的重量配比為C0.16～0.28％、Si≤0.50％、Mn0.30～1.10％、Cr0.50～1.10％、Mo0.60～0.95％、Al0.015～0.060％、其中酸溶Als/Al≥0.80％、Ni＜0.60％、Cu0.05％～0.25％、V0.060～0.20％、Ca＞0.0015％、Nb≤0.05％、Ti≤0.05％、P＜0.010％、S＜0.002％，O＜0.0024％、H＜0.0002％、N＜0.008％、B0.0000％～0.005％，其余為鐵。
2、 軋制具有高強度和高韌性石油套管的制造方法，其步驟包括有① 配料冶煉及管坯煉鑄按上述鋼種組成元素重量成分為C: 0. 16 0. 28%、 Si: SO. 50%、 Mn: 0. 30 1. 10%、 Cr: 0. 50 1. 10 %、 Mo: 0. 60 0. 95%、 Al: 0. 015 0. 060%、其中酸溶Als / A 1^0. 80%、 Ni<0. 60%、 Cu: 0. 05o/o 0. 25%、 V: 0. 060 0. 20%、 Ca>0. 0015%、 Nb: $0.05%、 Ti: SO. 05。％、 P<0.010%、 S<0.002%， 0: <0.0024%、 H <0. 0002%、 N<0. 008%、 B: 0. 0000% 0. 005%，其余為鐵；在煉鋼過程中采用廢鋼+高爐鐵水的配料方案；鐵水熱裝比例為30% 40%; 采用爐外精煉、真空脫氣、氬氣攪拌、頂渣控制及擋渣技術等純凈鋼冶 煉工藝，以降低氣體含量，提高酸溶鋁比率，尤其是降低0、 H、 N含量； 同時進行夾雜物變性的Ca處理；采用長水口吹氬保護澆鑄，利于減少鋼水吸氣和二次氧化，澆注時控制 鋼水過熱度，溫度控制為25°C 35°C;控制鑄坯冷卻溫度，使連鑄坯矯直點的鑄坯溫度高于低塑性窗口的上限 溫度，溫度為大于960。C，以避免鑄坯表面裂紋的產生；② 鋼管的穿孔和連軋將上述的連鑄坯冷卻后在環形加熱爐內加熱，爐溫為1250 1320°C， 熱定心溫度1250 124CTC，熱穿孔溫度1230 1220°C，連軋溫度1100 105CTC，定徑溫度850 91CTC，冷卻到室溫，鋸切，對制得成品鋼管探傷；為提高橫向沖擊韌性，減小材料各向異性，使連鑄坯橫截面積與成品鋼 管橫截面積的比控制在4 8;③熱處理3.1) 采用淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為920°C±10°C，淬 火介質為水，回火溫度在60(TC 65(TC，采用空冷；石油套管熱處理后， 需經行矯直處理，熱矯直溫度在50CrC 55(TC之間，最后探傷；3.2) 或采用低溫淬火后再回火的熱處理工藝，淬火溫度為 870°C±10°C，淬火介質為水，回火溫度在600。C 65(TC，采用空冷；石油套管熱處理后，需經行矯直處理，熱矯直溫度在5ocrc 55crc之間，最后探傷；3.3) 或采用靠近AC3高溫一側的亞溫淬火后再回火的熱處理工藝，淬 火溫度為850°C±10°C，淬火介質為水，回火溫度在600。C 65(TC，采用 空冷；石油套管熱處理后，需經行矯直處理，熱矯直溫度在50(TC 55(TC 之間，最后探傷；3.4) 或采用淬火+低溫淬火后再回火的熱處理工藝，第一次淬火溫度 為90(TC士1(TC，淬火介質為水，第二次淬火溫度為870°C±10°C，淬火介 質為水，回火溫度在60(TC 65(TC，采用空冷；石油套管熱處理后，需經行矯直處理，熱矯直溫度在5ocrc 55(rc之間，最后探傷；經上述四種熱處理工藝中的任意一種，使所述石油套管的力學性能達到的指標如下屈服強度1100 1250 MPa 抗拉強度》1150 MPa沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功^100J橫向全尺寸夏比沖擊功》90J 延伸率>16% 晶粒度》7級。
3、根據權利要求2所述的軋制具有超高強度和高韌性石油套管的制造方法，其特征是經上述步驟③熱處理中的3.4)項所述的熱處理工藝處理， 使所述石油套管的力學性能達到的指標如下屈服強度1100 1250MPa 抗拉強度》1150 MPa 沖擊韌性縱向全尺寸夏比沖擊功》100J 橫向全尺寸夏比沖擊功^100J延伸率》16%晶粒度》9譯。
全文摘要
本發明提供一種具有高強度和高韌性石油套管，該套管鋼種組成元素的重量獨具配比特點；還提供一種生產具有高強度和高韌性石油套管的制造方法，其步驟包括有①配料冶煉及管坯煉鑄；②鋼管的穿孔和連軋；③熱處理。本發明的有益效果是使用該方法得到石油套管的性能是采用合金含量較低的鋼種，成本較低；采用低碳含量，使得熱處理后得到板條馬氏體組織，回火處理后具有高韌性，同時兼具抗延遲斷裂能力；采用V、Nb、Ti、B等復合微合金化處理技術，強化基體組織，強化晶界強度，提高回火抗力，降低錳元素含量，降低雜質元素含量，改善夾雜物形態。優化軋制比，使材料各向異性明顯降低，材料橫縱向沖擊韌性比達到0.8以上。本發明的套管在機械性能指標方面，遠超出API標準現有最高鋼級要求。
文檔編號C22C33/00GK101586450SQ20091006867
公開日2009年11月25日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者嚴澤生, 付繼成, 劉江成, 史慶志, 周家祥, 周曉鋒, 孫開明, 宗衛兵, 張傳友, 張寶惠, 毅 李, 李效華, 勇 江, 王青峰, 章華明 申請人:天津鋼管集團股份有限公司