射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種射孔槍用無縫鋼管的制備工藝，主要用于制作溫度< 200°C、壓力 < 200MPa的油氣井下使用的射孔槍槍體，屬于無縫鋼管技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前，隨著油氣勘探領域的不斷深入，深井、超深井的應用不斷增多。如在四川盆 地、塔里木等一些勘探區域的探井井深超過7000m，最深達到8000m，地層壓力、溫度均超 高。如何保證射孔槍在超高溫超高壓條件下不發生變形、破裂甚至斷裂失效，射孔槍槍體材 料的承載能力非常關鍵。
[0003]目前，國外對深井、超深井的開發工作已持續很多年，如斯倫貝謝公司已開發有適 合于5in套管作業的86型超高壓射孔器材，擠毀壓力達到了 25000psi(172MPa)，能夠完成 超高溫超高壓長時間井下停留的射孔作業。國內對超深井射孔器材展開的研宄不多，材質 的選用上也集中于32CrM〇4、35CrM〇等常規低合金鋼種，主要是通過增加射孔槍管的壁厚 以提升鋼管的抗擠強度。由于增加了壁厚，一方面增加了射孔槍的重量，另一方面也增加了 射孔槍的加工、彈架的安裝、射孔等方面的難度。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種射孔槍用無縫鋼 管的制備工藝，該工藝不僅能夠提高管體的抗擠強度，達到抗200MPa壓力的能力，可以在 200°C環境下使用，并且提高了管體的沖擊韌性，保證了管體射孔不開裂。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0006] 一種射孔槍用無縫鋼管的制備工藝，該工藝的步驟如下：
[0007] (a)按照以下組份和各組份的質量百分比配比，經過冶煉和連續鑄造后得到管坯； 其中，組份和各組份的質量百分比如下：
[0008]C:0. 22%~0? 3% ;Si:0. 2%~0? 4% ;Mn:0. 4%~1. 0%;P:0<P彡 0? 012%; S:0 <S彡 0? 005% ;Cr:0. 3%~0? 9%;Nb:0? 02%~0? 1% ;M〇:0. 4%~1%;V:0? 02%~ 0. 1% ;A1:0. 01%~0. 04% ;其余為Fe和不可避免的雜質，總計100% ;
[0009] (b)在CPE機組上進行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0010] (bl)管坯在環形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0011] (b2)再經過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0012] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進行水淬后，在645°C~655°C溫度下進 行回火，經過后處理后得到成品。
[0013]進一步，在所述的步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經 過爐外精煉，再進行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經過管坯冷卻和精整 后得到管坯；其中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質量百分比要求。
[0014] 采用了上述技術方案后，本發明配比中的各組份作用如下：碳（C):作為鋼種最經 濟、最基本的強化元素，通過固溶強化與析出強化提升管體強度，但碳含量增加對沖擊韌性 有負面影響，所以本發明含碳量控制在0.22%~0.30% ;錳（Mn):通過固溶強化提高鋼的 強度，并提高鋼的淬透性，通過擴大Y相區，降低鋼的Y-a相變溫度，有助于獲得更細小 的相變產物，達到提高鋼的沖擊韌性目的，本發明錳含量控制在〇. 40%~1. 00%;鉻（Cr): 鉻可以提高鋼的淬透性、以及高溫機械性能，并具有抗氧化性、耐腐蝕性，但同時降低鋼的 塑性和韌性。本發明鉻含量控制在0.30%~0.90%;鉬（Mo):鉬能使鋼的晶粒細化，提高 淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力，還可以抑制由于II類回火脆 性。在較高回火溫度下，形成彌散分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。本發明鉬含量控制 在0.40%~1.00%;鈮（Nb):鈮與碳、氮、氧等都有極強的結合力，并與之形成相應的極為 穩定的化合物，細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性與回火脆性，另外能提高鋼的熱強性，本發 明鈮含量控制在0.02%~0. 10%;釩（V):強碳化物及氮化物形成元素，在a鐵中無限固 溶，固溶于奧氏體中提高鋼的淬透性，并通過細小的碳化物顆粒的彌散分布，達到細化晶粒 的目的，本發明釩含量控制在〇. 02%~0. 10%。綜上所述，通過提升管體的抗擠強度達到 抗最高200MPa壓力的能力，通過添加Mo等耐高溫合金元素可以在最高200°C環境下使用， 管體射孔后膨脹< 4. 5mm，同時管體橫向半尺寸沖擊韌性（0°C)達到45J以上，可以保證管 體射孔不開裂。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例，對本發明作進 一步詳細的說明。
[0016] 實施例一
[0017] -種射孔槍用無縫鋼管，它的組份和各組份的質量百分比如下：
[0018]C:0. 22% ；Si:0. 2% ；Mn:0. 4%；P：0.005 %；S：0.001%；Cr:0. 3%；Nb：0.02 % ； Mo:0. 4%;V:0. 02% ;A1:0. 01%;其余為Fe和不可避免的雜質，總計100%。
[0019] 該射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的步驟如下：
[0020] (a)按照各組份和各組份的質量百分比配比，經過冶煉和連續鑄造后得到管坯；
[0021] (b)在CPE機組上進行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0022] (bl)管坯在環形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0023] (b2)再經過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0024] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進行水淬后，在645°C~655°C溫度下 進行回火，經過后處理后得到成品。后處理依次包括：溫矯直、超聲探傷、管端磁粉、管端鋸 切、通徑和入庫。
[0025] 在步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經過爐外精煉，再 進行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經過管坯冷卻和精整后得到管坯；其 中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質量百分比要求。
[0026] 實施例二
[0027] 一種射孔槍用無縫鋼管，它的組份和各組份的質量百分比如下：
[0028] C:0. 3%；Si:0. 4%；Mn: 1. 0 %；P：0. 012%；S：0. 005%；Cr:0. 9%；Nb：0. 1 % ； Mo:l%;V:0. 1% ;A1:0. 04% ;其余為Fe和不可避免的雜質，總計100%。
[0029] 該射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的步驟如下：
[0030] (a)按照各組份和各組份的質量百分比配比，經過冶煉和連續鑄造后得到管坯；
[0031] (b)在CPE機組上進行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0032] (bl)管坯在環形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0033] (b2)再經過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0034] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進行水淬后，在645°C~655°C溫度下 進行回火，經過后處理后得到成品。后處理依次包括：溫矯直、超聲探傷、管端磁粉、管端鋸 切、通徑和入庫。
[0035] 在步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經過爐外精煉，再 進行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經過管坯冷卻和精整后得到管坯；其 中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質量百分比要求。
[0036] 實施例三
[0037] 一種射孔槍用無縫鋼管，它的組份和各組份的質量百分比如下：
[0038] C:0. 25% ；Si:0. 3% ；Mn:0. 6%；P：0. 006%,S：0. 002%,Cr:0. 6%；Nb：0. 05% ； Mo:0. 7%;V:0. 06% ;A1:0. 03%，其余為Fe和不可避免的雜質，總計100%。
[0039] 該射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的步驟如下：
[0040] (a)按照各組份和各組份的質量百分比配比，經過冶煉和連續鑄造后得到管坯；
[0041] (b)在CPE機組上進行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0042] (bl)管坯在環形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0043] (b2)再經過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0044] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進行水淬后，在645°C~655°C溫度下 進行回火，經過后處理后得到成品。后處理依次包括：溫矯直、超聲探傷、管端磁粉、管端鋸 切、通徑和入庫。
[0045] 在步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經過爐外精煉，再 進行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經過管坯冷卻和精整后得到管坯；其 中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質量百分比要求。
[0046] 以上三個實施例中制備的射孔槍用無縫鋼管在常溫下各項檢測性能見下表：
[0047]
【主權項】
1. 一種射孔槍用無縫鋼管的制備工藝，其特征在于該工藝的步驟如下： (a) 按照以下組份和各組份的質量百分比配比，經過冶煉和連續鑄造后得到管坯；其 中，組份和各組份的質量百分比如下： C:0. 22 % ~0· 3 % ;Si:0. 2 %~0· 4% ;Μη:0· 4% ~1.0 % ;P :0 < P 彡 0· 012 % ;S : 0 < S 彡 0· 005% ;Cr:0. 3%~0· 9% ;Nb :0· 02%~0· 1% ;Μ〇:0· 4%~1% ;V :0· 02%~ 0. 1% ;A1:0. 01%~0. 04% ;其余為Fe和不可避免的雜質，總計100% ; (b) 在CPE機組上進行無縫鋼管的軋制，步驟如下： (bl)管坯在環形爐中加熱到1280°C~1290°C ; (b2)再經過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成品； (c) 鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進行水淬后，在645°C~655°C溫度下進行回 火，經過后處理后得到成品。
2. 根據權利要求1所述的射孔槍用無縫鋼管的制備工藝，其特征在于：在所述的步驟 (a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經過爐外精煉，再進行鈣處理，然后 真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經過管坯冷卻和精整后得到管坯；其中，在此過程中確 保滿足各組份和各組份的質量百分比要求。
【專利摘要】本發明公開了一種射孔槍用無縫鋼管的制備工藝，該工藝的步驟如下：（a）按照以下組份和各組份的質量百分比配比，經過冶煉和連續鑄造后得到管坯；其中，組份和各組份的質量百分比如下：C:0.22%~0.3%；Si:0.2%~0.4%；Mn:0.4%~1.0%；P：0＜P≤0.012%；S：0＜S≤0.005%；Cr:0.3%~0.9%；Nb：0.02%~0.1%；Mo:0.4%~1%；V：0.02%~0.1%；Al:0.01%~0.04%；其余為Fe和不可避免的雜質，總計100%；（b）在CPE機組上進行無縫鋼管的軋制。本發明工藝不僅能夠提高管體的抗擠強度，達到抗200MPa壓力的能力，可以在200℃環境下使用，并且提高了管體的沖擊韌性，保證了管體射孔不開裂。
【IPC分類】C21D8-10, C22C38-26
【公開號】CN104651725
【申請號】CN201510042282
【發明人】汪勇, 許才斌, 王國富, 舒浩, 霍建
【申請人】江蘇常寶鋼管股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月27日