專利名稱：Ct80級連續油管用鋼帶及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種油汽用管線鋼，尤其涉及一種連續油管用鋼帶及其制備方法。
背景技術：
連續管(Coiled Tubing,簡稱CT)又稱撓性油管、蛇形管或盤管，是相對于用螺紋連接下井的常規油管而言的，是卷繞在卷筒上拉直后直接下井的長油管，是由若干段長度在百米以上的柔性管通過對焊或斜焊工藝焊接而成的無接頭連續管，長度一般達幾百米至幾千米，而壁厚一般小于10mm。由于CT在使用中要受到重復彎曲、夾持、受拉等變形，受力狀態復雜，因此對材料和制造工藝要求較高。隨著CT技術的進步，其材質也由碳鋼發展到調質合金鋼、鈦合金及復合材料。由于后兩種價格高昂，碳鋼和調質合金鋼價格低廉，現場可焊接，維修方便，所以至今仍為關注的重點，但強度已從低強度向高強度發展。國外日本公開了連續油管用鋼的專利，如JP2001303206，其公布了一種可以用來輸送油氣的連續油管用不銹鋼的制造技術。成分設計中含有較高比例的Cr(9 15% )和 Ni (0. 7 8 % )合金元素，此外，還含有稀有金屬rLx (0. 005 0. 10 % )，成本較高。寶鋼公開了一項專利“一種CT80級連續油管用鋼及其制造方法和應用(專利號200710093968. 3) ”， 其化學成分重量百分比(％ )為C 0. 04-0. 25%, Si 0. 10 0. 60%、Mn 0. 50 2. 0%、 P ^ 0. 015%, S ^ 0. 050%, Cr 0. 30-1. 50%, Al 0. 01 0. 05 %、Nb 0. 02-0. 13%, Ti 0. 01 0. 10%, V0. 01-0. 10%, Mo ( 0. 30%, Cu ( 0. 30%, Ni ( 0. 30% ；其制備方法為 加熱溫度1150-1250°C，1050-950°C待溫，終軋溫度780-920°C，冷卻速度2-20°C /s，卷取溫度400-700°C。該鋼帶的組織為鐵素體+珠光體+少量貝氏體。該鋼種添加了較多的Nb、V、 Ti，生產成本較高。其實施例5雖然添加的Nb、V、Ti含量較低，但其RtO. 5只有553-554MPa， 離CT80的最低要求552MPa的余量非常小，大規模工業生產時很容易導致性能不合格。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種CT80級連續油管用鋼帶及其制備方法，該連續油管用鋼帶強度高、韌性好和焊接性能優、性能穩定，且生產成本較低。為解決上述技術問題，本發明提供CT80級連續油管用鋼帶，其化學成分重量百分比(％ )為C 0. 04 0. 1 %，Si 0. 24 0. 35 %，Mn 0. 80 1. 85 %，P 彡 0. 015 %， S^O. 002%,N^ 0. 0050%,Cr 0.40 1.0%，Mo 0. 10 0.20%，Als 0. 015 0. 060%， Nb 0. 04 0. 08%，Ti 0. 01 0. 030%, Cu 0. 15 0. 25%，Ni 0. 15-0. 25% ；其余為鐵和不可避免的雜質。本發明優選化學成分C0.04%，Si 0.35%, Mn 0. 90 %, P ^ 0. 015 %, S^O. 002%, N ^ 0. 0050%, Cr 1. 0%,Mo 0. 20%, Als 0. 060%, Nb 0. 08%, Ti 0. 030%, Cu 0. 25%, Ni 0. 25%本發明還提供CT80級連續油管用鋼帶的制備方法，包括加熱、軋制、冷卻、卷取工
3序，其特征在于，所述加熱工序為均熱溫度1150 1250°C ；所述熱軋工序為熱軋總壓下率大于70 %，鑄坯開軋前進行高壓水除鱗，精軋入口溫度為1000 9300C，終軋溫度為 880 780V ；所述冷卻工序為軋后采用層流后段冷卻模式，冷卻速度為30 70°C /s ；所述卷取工序卷取溫度580 430°C。本發明的設計思想如下本發明是通過“頂底復吹氧氣轉爐冶煉一LF精煉一RH精煉一薄板坯連鑄/熱軋 —卷取”的方法來制造CT80級連續油管用鋼帶，前三道工序主要是用來制造出合格的鋼液， 本發明鋼液的成分設計必須滿足薄板坯工藝的要求，即應具有良好的可澆性和較高的純凈度。為改善其焊接性和韌性，采用低碳鋼，但碳含量低將使連續油管用鋼帶強度不足。因此，本發明通過添加Nb、Ti來細化晶粒，提高強度。本發明還采用高Cr、高Nb，Cr含量的增加，強度上升較大，Cr與Nb配合使用，可以促進Nb的析出，提高Nb的析出強化作用，這樣既可以提高連續油管用鋼帶的強度，又可以增加其韌性，同時，高Cr含量和Cu配合還可提高連續油管用鋼帶的耐蝕性。Cr+Mo含量的限定是為了保證產品具有一定的淬透性和耐蝕性的同時還具有較高的可焊性，高Mn與Mo的添加也可提高鋼的淬透性。除成分設計外，再結合大壓下率和高冷卻強度，使鋼帶最終獲得針狀鐵素體+粒狀貝氏體+少量MA島的復相組織，以確保鋼帶具有較高力學強度性能的同時也有良好的韌性與塑性，增強耐疲勞性。鑒于以上思路，本發明提供的CT80級連續油管用鋼帶的化學成分(Wt%)為 C 0. 04 0. 1 %，Si 0. 24 0. 35 %，Mn 0. 80 1. 85 %，P 彡 0. 015 %，S 彡 0. 002 %， N^O. 0050%, Cr 0.4 1.0%，Mo 0. 10 0. 20%，Als 0. 015 0. 060%，Nb 0. 04 0. 08%, Ti 0. 01 0. 030%, Cu 0. 15 0. 25%, Ni 0. 15 0. 25% ；其余為鐵和不可避免的雜質。本發明各元素含量的控制思想為碳降低碳含量，可顯著提高相變溫度，有利于針狀鐵素體組織的形成，超低碳可有效減少偏析以保證鋼帶組織的均勻性，減少后期固態相變帶來的有害組織，提高耐腐蝕性能、沖擊韌性、焊接性能，其含量控制在0. 04% 0. 10%。錳高錳能提高鋼的淬透性，有利于針狀鐵素體組織形成，但其含量過高會影響焊接性能及耐蝕性能，故其含量控制在0. 8% 1. 85%。硅可以脫氧、提高鋼的強度，但其含量過高會影響焊接性能和韌性，為保障焊接性能和韌性，本發明采用較低含量的硅，控制在0. 20% 0. 35%。硫硫不僅降低鋼的低溫韌性，還促進鋼板的各向異性，并且硫化物夾雜還顯著降低鋼的耐腐蝕性能，故本發明將其含量控制在< 0. 002%的范圍。鋁適量的鋁有利于細化晶粒，但鋁含量過高會降低鋼的韌性，其含量控制在 0. 015 0. 060%為宜。鉻鉻是提高淬透性的重要元素，能提高鋼的強度，其含量大于0.2%時還能提高鋼的耐腐蝕性能，但其含量過高會惡化焊接性能，故其含量控制在0. 40% 1. 0%為宜。鈮鈮是強碳化物形成元素，通過控制控冷可以細化晶粒，提高鋼的強度和韌性， 鉻與鈮配合使用，可以促進鈮的析出，提高鈮的析出強化作用，但鈮價格較高，結合成本考慮，鈮含量控制在0. 040% 0. 080%為宜。鈦本發明添加鈦是為了固氮，改善鋼帶的焊接性，其含量控制在0.01% 0. 03%即可。銅、鎳添加0. 15 0. 25%銅是為了提高鋼的強度和耐腐蝕性能，添加0. 15 0. 25%的鎳可克服銅引起的龜裂。本發明的關鍵還在于應用薄板坯軋制工藝和卷取生產CT80級連續油管用鋼帶。薄板坯澆鑄鋼水過熱度控制在15 25°C，拉坯速度穩定在4. 0 4. 2m/min,應用液芯壓下或粗軋工藝使軋制用鑄坯厚度小于70mm。遂道爐的均熱溫度設定為1150 1250°C。熱軋及卷取熱軋總壓下率不小于70% ；鑄坯開軋前須進行高壓水除鱗(除鱗水出口壓力大于200/360bar)；精軋開始溫度為1000 930°C ；終軋溫度為880 780°C ；軋后采用層流后段冷卻模式，冷卻速度為20 70°C ；卷取溫度為580 430°C。本發明只需按照上述成分和工藝方式即可實現；同時能在通用薄帶熱連軋機組上，采用以上專用的溫度制度、壓下制度和冷卻制度的配合，即可生產出厚度規格為2. 5 12. 7mm的CT80級連續油管用鋼帶。本發明生產出的CT80級連續油管用鋼帶顯微組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體+ 少量MA島的復相組織。根據本發明生產出的CT80級連續油管用鋼帶性能達到以下要求(1)拉伸性能=RtO. 5 (RpO. 2)彡 552MPa ；Rm 彡 62IMPa ；(2)延伸率A5tl 彡 22% ；(3)硬度=HRC 彡 22 ；(4)冷彎:d = 2a, 180°，合格。
具體實施例方式本發明采用頂底復吹氧氣轉爐冶煉一LF精煉一RH精煉一薄板坯連鑄/熱軋一卷取工藝生產CT80級連續油管用鋼帶。本發明提供7個實施例，CT80級連續油管用鋼帶的化學成分如表1，軋制工藝制度見表2，力學性能見表3。產品厚度規格為5. 2mm。表1實施例1-7化學成分(％ )
權利要求
1.一種CT80級連續油管用鋼帶，其特征在于，其化學成分重量百分比(％ )為 C 0. 04-0. 1 %, Si 0. 24 0. 35 %，Mn 0. 80 1. 85 %，P 彡 0. 015 %，S 彡 0. 002 %, N^O. 0050%,Cr 0. 4-1. 0%,Mo 0. 10 0. 20%，Als 0. 015 0. 060%，Nb 0. 04-0. 08%, Ti 0. 01 0. 030%, Cu 0. 15-0. 25%, Ni 0. 15-0. 25% ；其余為鐵和不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述CT80級連續油管用鋼帶，其特征在于，其化學成分重量百分比 (% )為C 0. 04%, Si 0. 35%, Mn 0. 90%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 002%, N ^ 0. 0050%, Cr 1.0%，Mo 0. 20%, Als 0. 060%, Nb 0. 08%, Ti 0. 030%, Cu 0. 25%, Ni 0. 25%
3.—種如權利要求1所述CT80級連續油管用鋼帶的制備方法，包括加熱、軋制、冷卻、 卷取工序，其特征在于，所述加熱工序為均熱溫度1150 1250°C ；所述熱軋工序為熱軋總壓下率大于70%，鑄坯開軋前進行高壓水除鱗，精軋開始溫度為1000 930°C，終軋溫度為880 780°C;所述冷卻工序為軋后采用層流后段冷卻模式，冷卻速度為30 70°C /s ； 所述卷取工序卷取溫度580 430°C。
4.如權利要求3所述CT80級連續油管用鋼帶的制備方法，其特征在于，所述高壓水除鱗的除鱗水出口壓力大于200/360ba。
全文摘要
本發明公開了CT80級連續油管用鋼帶，其化學成分重量百分比(％)C 0.04-0.1％，Si 0.24～0.35％，Mn 0.80～1.85％，P≤0.015％，S≤0.002％，N≤0.0050％，Cr 0.4-1.0％，Mo 0.10～0.20％，Als 0.015～0.060％，Nb 0.04-0.08％，Ti 0.01～0.030％，Cu 0.15-0.25％，Ni 0.15-0.25％。其制備方法為均熱溫度1150～1250℃；總壓下率大于70％，開軋前進行高壓水除鱗，精軋開始溫度1000～930℃，終軋溫度880～780℃；冷卻速度30～70℃/s；卷取溫度580～430℃。
文檔編號C22C38/58GK102220547SQ20111015473
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者朱濤, 饒添榮 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司