690MPa級電阻焊石油套管及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種690MPa級電阻焊石油套管及其制造方法，其化學成分：C：0.15%-0.23%，Si：0.15%-0.30%，Mn：1.25%-1.58%，P：≤0.020%，S：≤0.008％，Ti：0.010%-0.030%，Als：0.02%-0.05%，V：0.020%-0.048%，N：≤0.008％，余為Fe。其方法包括冶煉、連鑄、軋制、制管和整管熱處理，板坯加熱至1180-1280℃，采用兩階段軋制，第一階段開軋溫度為1130-1280℃，終軋溫度＞960℃，第二階段開軋溫度＜950℃，終軋溫度760-850℃，軋后以8-18℃/s的速度冷卻，卷取溫度560-640℃；制管后整管加熱到880-940℃，保溫30min以上，水淬，再加熱到520-560℃，保溫25min以上，空冷回火。本發明專利技術合金成本低，板卷的焊接性和沖擊韌性好，后續制管成型容易。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于高強度低合金鋼
，涉及一種ERW (ERW,Electric ResistanceWeld,電阻焊)套管及其制造方法，特別涉及API SPEC 5CT中一種抗拉強度為690MPa級別的N80Q石油套管及其制造方法，其熱軋態鋼帶性能為J55鋼級，整管調質后性能為N80Q鋼級。
技術介紹
石油套管是油田最常用的石油專用管材之一，用量大，花錢多，是油氣田鉆采作業中必不可少的施工材料。ERW套管與無縫管相比，具有壁厚均勻、尺寸精度高、射孔性能好、抗擠毀能力強、成本低等顯著優勢。API SPEC 5CT規定N80Q級別鋼管的屈服強度在552_785MPa之間，抗拉強度彡689MPa，伸長率彡19% ;21°C時橫向夏比沖擊功彡24J。由于該鋼級套管強度較高，抗拉強度達690MPa，如果熱軋態的鋼帶達到該強度，勢必需要添加大量貴重合金來提高強度，增加合金成本，且鋼管的母材和焊縫組織性能無法達到一致；同時該強度達到了 ERW機組制管能力的極限，如果直接采用該強度的熱軋鋼帶制管，鋼管的成型難度大，鋼管的尺寸精度和圓度難于保證。因此，可采用熱軋態強度較低的J55熱軋鋼帶進行ERW焊接制管，然后進行整管熱處理，使鋼管的最終性能達到N80Q級別水平。而且焊縫和管體進行相同的熱處理工藝，得到的最終組織相同，有效減輕焊縫與管體的組織、性能差異，消除殘余應力，提高鋼管整體的質量。以下為制造調質態N80Q直縫焊石油套管的現有技術I)中國專利CN101376943A，80ksi鋼級直縫焊石油套管用鋼、套管及制造方法。其成分中含c :0. 15%-0· 35%，Mn :0. 8%-1. 5%，Mo :0. 1%_0· 5%，制管后進行整管調質熱處理。該專利中添加貴重元素Mo，合金成本高。2)中國專利CN101643883A，N80、P110、L80鋼級直縫焊石油套管用鋼及套管制造。成分中 C 0. 10%-0. 24%, Mn 1. 4%-1. 6%, Cr 0. 3%-0. 6%, Nb 0. 12%_0· 14%, V 0. 08%-0. 12%,制管后進行整管調質熱處理。該專利中添加貴重元素Nb、V,且含量高，合金成本高。3)日本專利JP58199818A，高強度油井用鋼管制造方法。成分中C :0. 28%_0. 35%，Mn :1. 40%-2. 00%, Mo :0. 1%_0· 3%, V :0. 02%_0· 10%，制管后整管進行正火熱處理。該專利中添加貴重元素Mo，合金成本高；C含量偏高，影響鋼帶沖擊韌性。4)日本專利JP58093821A，油井用電阻焊鋼管的制造方法。成分中C :O.23%-0. 26%, Mn 1. 8%-2. 0%, Cr 0. 30%-0. 35%, V 0. 03%-0. 10%，制管后整管進行正火或調質熱處理。該專利中C含量偏高，影響鋼帶的沖擊韌性；同時Mn、Cr含量也高，造成碳當量偏高(Ceq 0. 60%-0. 68%)，鋼帶的焊接性不良。5)日本專利JP58199819A，高強度油井用鋼管制造方法。成分中C :0. 30%_0. 35%，Mn :1. 60%-2· 00%, V :0. 05%_0· 09%,制管后整管進行正火熱處理。該專利中C含量偏高，影響鋼帶的沖擊韌性含量高，合金成本高；同時Mn含量也高，造成碳當量偏高(Ceq O.58%-0. 70%)，鋼帶的焊接性不良。6)日本專利JP59170223A，正火型均質高強度油井電阻焊鋼管制造方法。成分中 C 0. 25%-0. 40%, Mn 1. 20%-1. 80%, V 0. 01-0. 20%,選擇性加入 Mo 0. 05%-0. 50%, Nb 0.01%-0. 055%, B :0. 0001%-0. 0002%，制管后整管進行正火熱處理。該專利中C含量偏高，影響鋼帶的沖擊韌性；當V達到O. 18%時，不添加Mo，當V彡O. 12%時，添加Mo彡O. 22%，V或Mo的合金成本高。7)論文“熱處理對N80級ERW套管鋼組織與性能的影響”，成分中C :0. 13%，Mn 1.49%, Si :0. 26%, Mo :0. 25%, Cr :0. 66%, Ni :0. 25%, Nb :0. 041%, S :0. 04%, Ti :0. 023%, P O.01%。該論文中添加貴重合金元素Mo、Ni、Nb和大量Cr，合金成本高。 8)論文“N80級ERW石油套管用鋼連續冷卻轉變行為的研究”，成分中C :O.200%-0. 212%, Mn 1. 000%-1. 070%, Si 0. 18%-0. 25%, Nb+Mo+Cr :0· 242%_0· 580%, Ti+Al O.015%-0. 050%。該論文中添加貴重合金元素Mo、Nb，合金成本高。以上公開的專利或文獻中，有的添加較多貴重合金Mo、Nb、V，合金成本高；有的碳含量偏高，鋼帶韌性不良；有的碳當量偏高，鋼帶焊接性不良。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術中所存在的不足，提供一種抗拉強度690MPa級高頻電阻焊石油套管及其制造方法，特別是采用中碳添加少量V設計，熱軋態鋼帶性能為J55級別，整管調質熱處理后性能為N80Q級別的直縫電阻焊(ERW)石油套管及其制造方法。本專利技術技術方案之一是提出一種690MPa級電阻焊石油套管，其化學成分(重量百分比)配比如下C 0. 15%-0. 23%, Si 0. 15%-0. 30%, Mn 1. 25%_1· 58%, P :彡 O. 020%, S (O. 008%, Ti 0. 010%-0. 030%, Als 0. 02%_0· 05%, V 0. 020%_0· 048%, N ^ O. 008%，其余為Fe和不可避免雜質。C :碳為碳化物形成元素，是保證強度的最有效元素，可以提高淬透性和熱處理后性能穩定性，保證高溫長時間回火時材料強度，因此，碳含量不宜過低；但碳含量過高將影響產品的沖擊韌性，其最佳范圍是O. 15%-0. 23%。Si :可以起到固溶強化作用，但其含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，其最佳范圍是 O. 15% -O. 30%。Mn:錳具有固溶強化作用，還能增加奧氏體穩定性，對提高淬透性也有利，有效保證鋼的強度。但錳含量過大，可增加連鑄坯的中心偏析傾向，影響熱軋鋼材的組織均勻性，給焊縫質量帶來負面影響，其最佳范圍是I. 25%-1. 58%。P :磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，應控制其含量< O. 020%。S :硫是鋼中有害元素，使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，焊接性能也不利，為保證鋼水的高純凈度，應控制其含量< O. 008%。V :釩的碳氮化物在鐵素體中以細小彌散形式均勻析出，可以顯著提高材料的屈服強度和抗拉強度，但過高會增加合金成本，合適的范圍是O. 020%-0. 048%。Ti :鈦是強的固氮元素，加入O. 015%左右Ti時，可在板坯連鑄時形成高溫穩定細小的TiN析出相，這種細小的TiN析出相可有效阻止連鑄坯在加熱過程中奧氏體晶粒的長大，同時對改善鋼焊接時熱影響區的韌性有明顯作用，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種690MPa級電阻焊石油套管，其特征在于其化學成分重量百分比為：C：0.15%？0.23%，Si：0.15%？0.30%，Mn：1.25%？1.58%，P：≤0.020%，S：≤0.008％，Ti：0.010%？0.030%，Als：0.02%？0.05%，V：0.020%？0.048%，N：≤0.008％，其余為Fe和不可避免雜質。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃明浩，黃國建，張英慧，孔祥磊，徐烽，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：