專利名稱：：一種高塑性連續(xù)油管用鋼及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種石油管用鋼及其制造方法。
背景技術：
：早在上世紀70年代中期，世界石油能源危機的出現，使廣大石油科技人員警覺到不可再生的地下油氣資源耗盡的日子已為期不遠，因而開始重視那些更深、更小、更復雜、勘探開發(fā)難度更大的地下構造。發(fā)展新的鉆釆工藝技術、開發(fā)利用更深的地下資源已成為一項十分迫切的任務。自從60年代初，連續(xù)油管引入油井作業(yè)以后，由于它改變了傳統(tǒng)的鉆機作業(yè)方式，使油田醞釀著一場技術革命。特別是進入90年代以來，連續(xù)油管作業(yè)技術飛速發(fā)展，由于其搬遷安裝方便，占地面積小，作業(yè)成本低，保護油層、增加油井產量等諸多優(yōu)勢，其應用范圍幾乎擴展到石油行業(yè)上游的各個部門，被廣泛應用于鉆井、完井、試油、采油、測井、增產、管道集輸等20多種作業(yè)。預計未來十年，其應用將更加廣泛。連續(xù)油管是一種強度和韌性良好的鋼管，由若干段長度在百米以上的柔性管焊接成長達幾百米至幾千米的一種沒有接頭的連續(xù)管子，纏繞在大直徑(一般約在1米以上)卷簡上。連續(xù)油管的管外徑一般為0.75英寸~3.5英寸，壁厚為1.90~5.16薩。一個卷簡連續(xù)油管的長度可達到5000多米。由于鋼帶需經縱剪、焊接、簡卷成管狀、熱處理等工序而制成連續(xù)油管，因此，要求鋼帶具有高的塑性(A50>23%)、低的屈強比(<0.85)以及良好的焊接性能。同時要求鋼材具有一定的抗低周疲勞特性以及抗腐蝕能力。低強度級別連續(xù)油管的材料主要為碳鋼。碳鋼主要依靠c的固溶強化效果來獲得鋼的強度，雖然價格低廉，但這種鋼焊接性能差，塑韌性不好。高塑性連續(xù)油管的材料主要為不銹鋼和鈦合金鋼。不銹鋼雖具有良好的抗腐蝕等能力，但成本高、合金消耗量大。不銹鋼連續(xù)油管的化學成分(重量百分數)如下:<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>、不銹鋼由于合金含量高，成本上升，冶煉難度加大，同時軋制過程變形抗力大，對設備和工藝的要求非常高，使生產難度加大。這些都導致不銹鋼的制作成本非常高。
發(fā)明內容針對現有不銹鋼連續(xù)油管合金含量高，制作昂貴等不足，發(fā)明提供一種高塑性連續(xù)油套管用鋼，調整合金種類，減少貴重金屬的添加量，利用微合金化鋼生產工藝技術，獲得所需的組織與性能，可使鋼的成本有效降一種高塑性連續(xù)油管用鋼，鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.04~0.14%，Si0.l5~0.40%,Mn0.20~1.20%,Nb0.015~0.06%,Ti0.008~0.025%，Mo0~0.20%，Cu0.15~0.30%,Cr0.20~0.50%,P0.008~0.022%,S0.001~0.004%，其它為鐵及不可避免的夾雜元素。該發(fā)明的C含量限制在0.04~0.14%。C元素是鋼的主要固溶強化元素。但含量過高，則惡化焊接和沖擊韌性。含量過低，鋼的屈強比將上升。本發(fā)明合理選擇了鋼中的含碳量，既保證了它的固溶強化效果，使鋼通過控軋后獲得較低的屈強比，同時又不降低鋼的焊接和沖擊韌性。本發(fā)明的Si含量在0.15%~0.40%，Si主要以固溶強化形式提高鋼的強度，對提高鋼的抗疲勞性能有一定作用。但含量不可過高，以免降低鋼的焊接性能。本發(fā)明的Mn含量控制在0.20%~1.20°/。。Mn在該鋼中是作為固溶強化元素，提高鋼的強度。由于Mn在連鑄過程中，易于在鑄坯中心產生偏析，對鋼的抗HIC腐蝕性能帶來非常不利的影響，因此Mn的含量不宜超過1.20%。本發(fā)明的P、S含量為PO.008-0.022%，S0.001~0.004%，低的P、S含量是為了保證高的鋼質純凈度，獲得該鋼良好的沖擊韌性和抗腐蝕性能。Cu在鋼中主要起固溶及沉淀強化作用，但當Cu含量小于0.30%,其沉淀強化作用不明顯。Cu在本鋼中主要是通過固溶強化來提高鋼的強度。Mo的含量控制在0-0.20%內。Mo能增加淬透性，顯著提高鋼的強度。同時Mo能提高連續(xù)油管鋼的抗回火穩(wěn)定性。由于Mo合金較昂貴，添加量不宜高。Cr的含量控制在0.20~0.50%范圍內。Cr在本鋼中主要彌補Mo元素含量的不足，起固溶強化作用。Nb的含量為0.015~0.06%。Nb在鋼中主要通過提高再結晶溫度來細化晶粒，提高鋼的強度。但Nb含量過高，鋼的屈強比上升。因此該鋼將Nb的含量限制在0.06%以下。Ti的加入有利于焊接時熱影響區(qū)的晶?？刂?，這對改善焊接熱影響區(qū)的韌性是非常有利的。同時Ti是強氮化物形成元素，Ti的氣化物能有效地釘扎奧氏體晶界，因此有助于控制奧氏體晶粒的長大，細化晶粒。Ti的含量控制在0.008~0.025°/。范圍內。上述高塑性連續(xù)油管用鋼的制造方法，包括以下步驟轉爐冶煉一RH真空脫氣一LF爐精煉一連鑄一板坯加熱一軋制一控冷一卷取，具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理保證入爐鐵水S含量<0.004%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理時間不少于15分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量700800克/噸，喂線速度250~300m/min;連續(xù)油管由于在油井等復雜環(huán)境作業(yè)，要求鋼具有良好的抗腐蝕性能。也許對鋼的純凈度和組織均勾度提出了更高的要求。因此，煉鋼工藝的控制就是要通過爐外精煉、夾雜物充分變性處理來提高鑄坯質量，盡量減少鋼材缺陷。入爐鐵水S含量《0.004%是為了保證原材料的潔凈度。RH真空處理時間不足，則脫氣不充分。而CaSi線喂入方式不合適，那么夾雜物變性就不充分?？囟Y控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度1250士2(TC;(2)終軋溫度750~880°C;(3)卷取溫度450~630°C;(4)冷卻速度15~30°C/s?？剀埧乩涔に嚳刂剖紫仁强刂其撆鞯脑偌訜徇^程。防止再加熱溫度過高，以免奧氏體晶粒粗化；過低，則合金元素未充分固溶。精軋階段通過在奧氏體未再結晶區(qū)軋制，獲得具有較高位錯密度的形變奧氏體，終軋時一部分奧氏體轉變成珠光體和先共析鐵素體，同時未相變的奧氏體在隨后的冷卻和卷取過程中，轉變成貝氏體。鐵素體軟相和珠光體、貝氏體硬相的結合使該鋼獲得低的屈強比和高的延伸率。利用本發(fā)明，可以制成屈服強度為485MPa和555MPa級高塑性連續(xù)油管，本發(fā)明大大降低了成本，不但生產出的鋼強韌性適中，而且由于釆用微合金化鋼控軋控冷工藝生產，生產簡便易行。鋼的組織均勻性好。并且由于微合金鋼的軋制過程變形抗力小，對軋機損耗小。該鋼由于純凈度高，還具有良好的抗腐蝕性能，因此利于推廣應用。具體實施例方式實施例1屈服強度為485Mpa級的高塑性連續(xù)油管用鋼，鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為CO.14%,Si0.15%，Mn0.20%,Nb0.015%,Ti0.025%，Mo0%,Cu0.30%,Cr0.20%，P0.022%，S0.001%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。其化學成分見表1中的鋼1。上述鋼的制造方法包括以下步驟轉爐冶煉一RH真空脫氣一LF爐精煉一連鑄一板坯加熱一軋制一控冷一巻取，具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理入爐鐵水S含量為<0.004%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理時間為15分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量700克/咱，喂線速度300m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度127(TC;(2)終軋溫度88(TC;(3)巻取溫度45(TC;(4)冷卻速度30°C/s。本實施例所述方法生產熱軋鋼帶的厚度為3.2mm,其機械性能見表2中的鋼1。實施例2屈服強度為485Mpa級的高塑性連續(xù)油管用鋼，與實施例l不同的是，鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.11%，Si0.30%,Mn0.50%，Nb0.04%,Ti0.008%,Mo0.05%，Cu0.15%,Cr0.40%,P0.008%,S0.004%，其它為鐵及不可避免的夾雜元素。其化學成分見表1中的鋼2。上述鋼的制造方法與實施例1中的步驟相同，不同在于具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理入爐鐵水S含量為0.003%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理時間為"分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量750克/口屯，喂線速度270m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度為123(TC;(2)終軋溫度為81(TC;(3)卷取溫度為54(TC;(4)冷卻速度為25°C/s。本實施例所述方法生產熱軋鋼帶的厚度為3.2mm,其機械性能見表2中的鋼2。實施例3屈服強度為555Mpa級的高塑性連續(xù)油管用鋼，鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.04%,Si0.40%，Mn1.20%，Nb0.06%，Ti0.01%,Mo0.20%,Cu0.25%,Cr0.歌P0.008%，S0.003%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。其化學成分見表l中的鋼3。上述鋼的制造方法與實施例1中的步驟相同，不同在于具體參數控制為(1)鐵水預處理入爐鐵水S含量為0.001%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理為30分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量800克/口屯，喂線速度250m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度為1H(TC;(2)終軋溫度為75(TC;(3)卷取溫度為630°C;(4)冷卻速度為15°C/s。本實施例所述方法生產熱軋鋼帶的厚度為3.2mm,其機械性能見表2中的鋼3。實施例4屈服強度為555Mpa級的高塑性連續(xù)油管用鋼，與實施例3不同的是，鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為CO.07%,Si0.30%,Mn0.60%，Nb0.05%，Ti0.020%,Mo0.15%，Cu0.30%，Cr0.50%，P0.009%,S0.003%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。其化學成分見表1中的鋼4。上述鋼的制造方法和具體參數控制與實施例3相同。本實施例所述方法生產熱軋鋼帶的厚度為3.2腿，其機械性能見表2中的鋼4。表l連續(xù)油管用鋼的熔煉化學成分(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2本發(fā)明鋼的機械性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>注沖擊試樣尺寸為55x10x3.Omm。上述實施例中鋼的抗腐蝕能力按NACETM0284規(guī)定進行抗HIC(氫致裂紋)試驗，試驗溶液為A溶液。試驗結果全部滿足CSR<2%,CLR《15%，CTR《5%。權利要求1.一種高塑性連續(xù)油管用鋼，其特征在于鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.04～0.14％，Si0.15～0.40％，Mn0.20～1.20％，Nb0.015～0.06％，Ti0.008～0.025％，Mo0～0.20％，Cu0.15～0.30％，Cr0.20～0.50％，P0.008～0.022％，S0.001～0.004％，其它為鐵及不可避免的夾雜元素。2.根據權利要求1所述的高塑性連續(xù)油管用鋼，其特征在于鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.14%,Si0.15%,Mn0.20%，Nb0.015%,Ti0.025%，Mo0%，Cu0.30%,Cr0,20%，P0.022%,S0.001%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。3.根據權利要求l所述的高塑性連續(xù)油管用鋼，其特征在于鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為CO.11°/。，Si0.30%,Mn0.50°/。，Nb0.04%，Ti0.008°/。，Mo0.05%，Cu0.15%，Cr0.40%,P0.008%,S0.004%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。4.根據權利要求1所述的高塑性連續(xù)油管用鋼，其特征在于鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.04%,Si0.40%，Mn1.20%,Nb0.06%，Ti0.01%，Mo0.20%,Cu0.25%，Cr0.40%，P0.008%，S0.003%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。5.根據權利要求1所述的高塑性連續(xù)油管用鋼，其特征在于鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.07%,Si0.30%,Mn0.60%,Nb0.05%,Ti0.020%,Mo0.15%,Cu0.30%，Cr0.50%，P0.009%，S0.003%,其它為鐵及不可避免的夾雜元素。6.—種權利要求1~5所述高塑性連續(xù)油管用鋼的制造方法，其特征在于包括以下步驟轉爐冶煉一RH真空脫氣一LF爐精煉一連鑄一板坯加熱一軋制一控冷一卷取，具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理保證入爐鐵水S含量《0.004%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理時間不少于15分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量700800克/噸，喂線速度250~300m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度1250士20。C;(2)終軋溫度75088(TC;(3)巻取溫度45G630。C;(4)冷卻速度15~3(TC/s。7.根據權利要求6所述的一種髙塑性連續(xù)油管用鋼的制造方法，其特征在于具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理入爐鐵水S含量為0.004%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理時間為15分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量700克/。屯，喂線速度300m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度為1270°C;(2)終軋溫度為880°C;(3)卷取溫度為450°C;(4)冷卻速度為30°C/s。8.根據權利要求6所述的一種高塑性連續(xù)油管用鋼的制造方法，其特征在于具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理入爐鐵水S含量為0.003%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理時間為20分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量750克/口屯，喂線速度270m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度為123(TC;(2)終軋溫度為81(TC;(3)卷取溫度為540°C;(4)冷卻速度為25°C/s。9.根據權利要求6所述的一種高塑性連續(xù)油管用鋼的制造方法，其特征在于具體參數控制為煉鋼工藝控制(1)鐵水預處理入爐鐵水S含量為0.001%;(2)爐外精煉RH真空處理，處理為30分鐘；(3)夾雜物變性處理在鋼包爐中喂入CaSi線，喂入量800克〃屯，喂線速度250m/min;控軋控冷工藝控制(1)板坯再加熱溫度為1270°C;(2)終軋溫度為75(TC;(3)卷取溫度為630°C;(4)冷卻速度為15°C/s。全文摘要本發(fā)明提供一種高塑性連續(xù)油套用鋼及其制造方法。鋼的化學成分(熔煉分析)按重量百分計為C0.04～0.14％，Si0.15～0.40％，Mn0.20～1.20％，Nb0.015～0.06％，Ti0.008～0.025％，Mo0～0.20％，Cu0.15～0.30％，Cr0.20～0.50％，P0.008～0.022％，S0.001～0.004％，其它為鐵及不可避免的夾雜元素。具體制造方法中涉及煉鋼工藝控制及控軋控冷工藝控制兩方面。通過本發(fā)明所述方法所得鋼材成本大大降低，不但生產出的鋼強韌性適中，而且由于采用微合金化鋼控軋控冷工藝生產，生產簡便易行，鋼的組織均勻性好，并且由于微合金鋼的軋制過程變形抗力小，對軋機損耗小，利于推廣應用。文檔編號C22C38/28GK101168823SQ20071016854公開日2008年4月30日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權日2007年11月30日發(fā)明者劉小國,孔勇江,孔君華,洲桂,汪曉川,華謝,琳鄭,斌郭,陳洪偉申請人:武漢鋼鐵(集團)公司