一種大口徑石油套管及其tmcp生產方法
【專利摘要】本發明提供一種大口徑石油套管及其TMCP生產方法。其組分和質量百分比為：C：0.24～0.30%，Si：0.20～0.45%，Mn：0.85～1.15%，P≤0.015%，S≤0.01%，V：0.0.06～0.12%，Ni≤0.10%，Cu≤0.20%，Mo：0.25～0.45%，Cr：0.85～1.20%，Pb≤0.01%，Sn≤0.015%，As≤0.015%，Sb≤0.01%，Bi≤0.01%且ω[Pb+Sn+As+Sb+Bi]≤0.035%，其余為Fe和微量雜質元素。生產工藝：冶煉并連鑄成圓管坯；對連鑄坯進行加熱、穿孔、軋制、回轉定徑；控制冷卻；自然冷卻至室溫，待用。本發明與國內外傳統的無縫鋼管生產方式，具有更大的軋制比，更穩定的機械性能和良好的抗擠毀性能，采用TMCP生產方法，工藝簡單，生產效率高。
【專利說明】—種大口徑石油套管及其TMCP生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種大口徑石油套管及其生產方法，具體是采用TMCP生產方法生產的油井套管的生產方法。
【背景技術】
[0002]隨著深井、超深井及高壓油氣井的增多，套管強度問題越來越引起人們的關注。各油田在深井、超深井或需要隔離巖鹽層、軟泥層等復雜地層的油氣井中，地層運動產生的地應力會使套管擠毀變形。因此，需要考慮采用高強度套管。影響套管抗擠強度的因素很多，如外徑與壁厚比值、材料屈服強度、外徑橢圓度、壁厚不均度、殘余應力等。
[0003]
【發明內容】
[0004]本發明為解決的問題是:提供一種無縫石油套及TMCP的生產方法，滿足油田對更高強度和低溫韌性的需求。屈服強度:758~965Mpa，抗拉強度≤862Mpa，延伸率≤15%，沖擊功0° C≤40J。
[0005]實現上述目的措施:
其組分和質量百分比為:c:0.24~0.30%, S1:0.20~0.45%, Mn:0.85~1.15%, P ≤ 0.015%, S ≤ 0.01%, V:0.0.06 ~0.12%, Ni ( 0.10%, Cu ( 0.20%, Mo:0.25 ~
0.45%, Cr:0.85 ~1.20%, Pb ( 0.01%, Sn ( 0.015%, As ( 0.015%, Sb ( 0.01%, Bi ( 0.01%且ω [Pb+Sn+As+Sb+Bi] ( 0.035%，其余為Fe和微量雜質元素。
[0006]采用TMCP的方法生產高強度，包括以下步驟:
①上述鋼種組成元素重量成分配料冶煉，電爐或轉爐煉鋼，經LF精煉完后的鋼水經過VD真空除氣，喂入鈣絲控制夾雜物形態，后上連鑄平臺進行連鑄，連鑄過程中采用電磁攪拌和氣體保護；并控制A、B、C、D和DS類夾雜不大于1.5級，且單系和不大于6.0級，氣體含量[O] ( 38PPm, [N] ( 80PPm, [H] ( 2.5PPm。
[0007]②軋制
O檢驗合格后的定尺連鑄坯在環形加熱爐內加熱，加熱爐爐溫控制為1200~1240° C，穿孔溫度控制為1200~1220° C，變形量≤40%。
[0008]2)穿孔后內外除鱗，進行皮爾格軋制，軋制溫度950~1050° C，變形量≤60%。
[0009]3)皮爾格軋制后，進行回轉定徑，變形量< 5%，終軋溫度840~860° C。
[0010]4)定徑后采用在線淬火，冷卻速度5~15° C/S，冷卻至室溫。
[0011]5)淬火后采用620° C~630° C回火，出爐后空冷至室溫。
[0012]本發明中各元素、軋制工藝的作用及機理:
①C，Mn是最有效的固溶強化元素，隨著鋼中的C，Mn含量的增加，其成品的屈服強度和抗拉強度也相應增大，特別是屈服強度上升較為明顯。鋼中加入Mn能防止在熱加工時因硫引起鋼的脆化。因此C，Mn含量控制范圍分別為:0.24-0.30%, Mn:0.85~1.15%。[0013]②鋼中S，P是有害雜質元素，鋼中P，S含量越低越好。當鋼中S含量較多時，熱軋時容易產生熱脆等問題；而鋼中P含量較多時，鋼容易發生冷脆，此外，磷還容易發生偏析。
[0014]③釩在軋制過程中應變誘導析出的V (C、N)可阻止形變奧氏體的再結晶，并可阻止再結晶奧氏體晶粒的粗化。釩最重要的作用是在鐵素體中大量沉淀析出而產生強烈的沉淀強化效果，即使在正火鋼材中這一作用也十分明顯。為此本鋼種設計V的含量為
0.06-0.12%。
[0015]④鑰在鋼起到細化晶粒的作用，能顯著提高鋼的強度，并且在調質鋼中能提高淬透性和提高回火穩定性，但是Mo又是一種重要的戰略物資，因此鑰的含量控制在0.25~
0.45%.⑤鉻能顯著提高鋼的強度，提高淬透性，因此鉻的含量控制在0.85~1.20%.⑥此外，為了控制鋼種的夾雜物，還進行了鈣處理，為了提高鋼工藝性能，控制S≤0.010%, P≤0.015%，成品氮小于80PPm，成品氧小于38 PPm，成品氫小于2.5 PPm0
[0016]所述高強度大口徑石油套管的力學性能達到的指標如下:
屈服強度:758~965 MPa
抗拉強度:≤862 MPa
夏比V型沖擊韌性:OciC縱向全尺寸夏比沖擊功≤40J 延伸率≤15%
晶粒度:8.5~10.0。
【具體實施方式】
[0017]以Φ 406X16.66mm 為例
1、煉鋼、連鑄
按上述鋼種化學元素含量為:C:0.24~0.30%, S1:0.20~0.45%, Mn:0.85~
1.15%, P ≤ 0.015%, S ≤ 0.01%, V:0.0.06 ~0.12%, Ni ( 0.10%, Cu ( 0.20%, Mo:0.25 ~0.45%, Cr:0.85 ~1.20%, Pb ( 0.01%, Sn ( 0.015%, As ( 0.015%, Sb ( 0.01%, Bi ( 0.01%且ω [Pb+Sn+As+Sb+Bi] ( 0.035%，其余為Fe和微量雜質元素。實際控制化學成分如下表
I:
表1化學成分％
序號 |c Isi [Mn Ip Is Iv Icr Icu Im0 |μ
10.28 0 37~ 0.98 0.008 0.09 1.12 0.08 0.31 0.04
2|θ.27 |θ.37 |θ.95 |θ.011 |θ.007 |?.01 |?.08 |θ.07 |θ.33 |θ.03
其中氣體含量 1#: [O]:0.0032%, [H]:0.00015%, [N] 0.0065%。
[0018]2#: [O]:0.0031%, [H]:0.00018%, [N] 0.0068%。
[0019]2、軋制
O檢驗合格后的定尺連鑄坯在環形加熱爐內加熱，加熱爐爐溫設定值序號I為1230° C、序號2為1240° C，穿孔溫度序號I為1210° C、序號2為1220° C，變形量55%。
[0020]2)穿孔后毛管內外除鱗，進行皮爾格軋制，軋制溫度序號I為1050° C、序號2為1020。C，變形量 70%。
[0021]3)皮爾格軋制后，進行回轉定徑，變形量1.7%，終軋溫度序號I為840° C、序號2為 860。 Co[0022]4)定徑后采用在線淬火，冷卻速度序號I為12° C/S、序號2為15° C/S，冷卻至室溫。
[0023]5)回火溫度設定序號I為615° C、序號2為630° C，保溫30-45分鐘出來后空冷
至室溫。
[0024]3、產品金相組織、性能
【權利要求】
1.一種大口徑石油套管，其特征在于，其組分和質量百分比為:c:0.24~0.30%，S1:0.20 ~0.45%, Mn:0.85 ~1.15%, P ( 0.015%, S ( 0.01%, V:0.0.06 ~0.12%,Ni ( 0.10%, Cu ( 0.20%, Mo:0.25 ~0.45%, Cr:0.85 ~1.20%, Pb ( 0.01%, Sn ( 0.015%, As ≤0.015%, Sb ≤ 0.01%, Bi ≤ 0.01%且 ω [Pb+Sn+As+Sb+Bi]≤ 0.035%，其余為 Fe 和微量雜質元素。
2.一種大口徑石油套管的TMCP生產方法，包括以下步驟: ①按上述鋼種組成元素重量成分配料冶煉，電爐或轉爐煉鋼，經LF精煉完后的鋼水經過VD真空除氣，喂入鈣絲控制夾雜物形態，后上連鑄平臺進行連鑄，連鑄過程中采用電磁攪拌和氣體保護；并控制A、B、C、D和DS類夾雜不大于1.5級，且單系總和不大于6.0級，同時控制五害元素 Pb ( 0.01%, Sn ( 0.015%, As ( 0.015%, Sb ( 0.01%, Bi ( 0.01% 且ω [Pb+Sn+As+Sb+Bi] ( 0.035% ； ②軋制 O檢驗合格后的定尺連鑄坯在環形加熱爐內加熱，加熱爐爐溫控制為1200~1240° C，穿孔溫度控制為1180~1200° C，變形量≥30%; 2)穿孔后內外除鱗，進行皮爾格軋制，軋制溫度950~1050°C，變形量≥50% ； 3)皮爾格軋制后，進行回轉定徑，變形量<5%，終軋溫度840~860° C ； 4)定徑后采用在線淬火，冷卻速度5~15°C/S，冷卻至室溫； 5)淬火后采用600°C~630° C回火，出爐后空冷至室溫。
【文檔編號】C22C38/24GK103774063SQ201410017544
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】馬自強, 尤鳳志, 劉澤君, 吳世康, 夏魁 申請人:揚州龍川鋼管有限公司