一種表面滲鋁改性p110級油套管用鋼及其管材制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油管制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面滲鋁改性PllO級油套管用 鋼及其管材制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，對油套管表面防腐技術(shù)的性能要求不斷提高，油套管表面 滲鋁改性技術(shù)作為一種重要的防腐手段其研究受到廣泛重視。
[0003] 目前表面滲鋁改性普遍使用的PllO級油套管用鋼多采用調(diào)質(zhì)處理，工藝復雜，成 本較高，供貨周期長。此外，經(jīng)表面滲鋁改性處理后，管材需重新調(diào)質(zhì)處理，導致管材表面防 腐性能下降。采用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)油井管，可簡化生產(chǎn)工藝、大幅度降低生產(chǎn)成本供貨周期。 所以如何制造經(jīng)表面滲鋁改性處理后，不需要進行重新調(diào)制處理的管材，即生產(chǎn)非調(diào)制鋼 生產(chǎn)油井管，提高了油套管材的耐腐蝕性能，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供的一種表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼及其管材制造方 法，具有生產(chǎn)工藝簡單、成本較低、韌性低、耐腐蝕性能好的優(yōu)點。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼，以重量百分比計，其組成包括：C:0. 07~ 0? 09%，Mn:2. 10 ~2. 35%，Cr:1. 0 ~1. 2%，Si:0? 60 ~0? 80%，S:彡 0? 03%，P: 彡0. 03%，Ti:彡0. 020%，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)。
[0007] 以重量百分比計，其組成包括：C:0. 07~0. 08%，Mn:2. 10~2. 35%，Cr:1. 0~ I. 1%，Si:0? 60 ~0? 70%，S:彡 0? 03%，P:彡 0? 03%，Ti:彡 0? 020%，其余為鐵和不可避 免雜質(zhì)。
[0008] 以重量百分比計，其組成包括：C:0. 08~0. 09%，Mn:2. 10~2. 35%，Cr:1. 1~ L2%，Si:0? 70 ~0? 80%，S:彡 0? 03%，P:彡 0? 03%，Ti:彡 0? 020%，其余為鐵和不可避 免雜質(zhì)。
[0009] -種表面滲鋁改性Pl10級油套管用鋼管材制造方法，包括如下步驟：
[0010] 1)按重量百分比計，將C:0? 07 ~0? 09%，Mn:2. 10 ~2. 35%，Cr:1. 0~L2%， Si:0? 60~0? 80%，S:彡0? 03%，P:彡0? 03%，Ti:彡0? 020%，其余為鐵，進行冶煉、爐外 精煉、鑄造，制得管坯；
[0011] 2)將管坯在加熱爐內(nèi)加熱，加熱溫度為1245~1275°C;
[0012] 3)將加熱后的管坯經(jīng)穿孔機穿孔，管坯穿孔后溫度為1200~1220°C;
[0013] 4)再通過連乳機組乳制，連乳機組乳制的開始溫度為1150~1180°C;
[0014] 5)然后通過定徑機組定徑，定徑機組的開始溫度：850~900°C;
[0015] 6)最后空冷后緩冷。
[0016] 所述步驟7)緩冷的開始溫度為350~400°C;緩冷保溫時間為48h。
[0017] 進行步驟6)前，通過矯直機矯直。
[0018] 所述步驟1)中冶煉是在轉(zhuǎn)爐或電爐中進行的。
[0019] 所述步驟2)中加熱爐為環(huán)形加熱爐。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：
[0021] 本發(fā)明提供的一種表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼成分是以低C、適量Mn，通過 加入Cr、微量Ti等微合金元素，結(jié)合緩冷工藝，獲得超細粒狀貝氏體+板條馬氏體為主的組 織，以保證油套管鋼具有優(yōu)良的力學性能。其主要組成成分的作用如下：
[0022] 碳：在充分奧氏體化情況下，隨著奧氏體碳含量增加，C曲線逐漸右移，過冷奧氏 體的穩(wěn)定性增加。一般而言，隨碳含量升高，鋼的強度升高，但焊接性能和塑韌性下降。對 于本發(fā)明的表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼采用〇. 07~0. 09%的碳重量百分含量設計。
[0023] 錳：是油套管用鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經(jīng)濟的強化 元素。Mn是擴大y相區(qū)的元素，可降低鋼的y-a相變溫度，有助于獲得細小的相變產(chǎn) 物，可提高鋼的韌性、降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。對本發(fā)明的表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼的 Mn重量百分含量設計在2. 10~2. 35%范圍。
[0024] 鈦：是強的N化物形成元素，在奧氏體化溫度均熱時，細小的TiN析出相可有效地 抑制奧氏體晶粒長大，細化原奧氏體晶粒，此外TiN析出相對改善焊接熱影響區(qū)的沖擊韌 性有明顯作用。微量Ti即可實現(xiàn)上述作用，因此本發(fā)明選取的Ti重量百分含量<0.020%。
[0025] 鉻：Cr是中強碳化物形成元素，一般而言，Cr可明顯提高亞穩(wěn)奧氏體的穩(wěn)定性和 淬透性，增大奧氏體的過冷能力，推遲鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，并推遲貝氏體轉(zhuǎn)變，有利于鐵 素體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)之間的亞穩(wěn)奧氏體區(qū)的出現(xiàn)。本發(fā)明選取Cr含量為重量百分 I. 0 ~1. 2%〇
[0026] 本發(fā)明提供的一種表面滲鋁改性Pl10級油套管用鋼，采用粒狀貝氏體+板條馬氏 體組織，完全滿足APISPEC5CT對Pl10油套管用鋼性能的要求，并可降低生產(chǎn)制造成本和 增加了生產(chǎn)可制造性。化學成分碳含量低、微合金化，沖擊韌性高，焊接性能好，耐腐蝕性能 好，使油套管鋼具有良好的止裂能力。
[0027] 本發(fā)明提供的一種表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼管材的制造方法，通過在終 冷后對管材進行緩冷，可以起到以下效果：
[0028] 1、消除殘余應力。
[0029] 2、使M-A島產(chǎn)生自回火，從而提高鋼的屈服強度和沖擊韌性。
[0030] 3、通過緩冷工藝代替了回火熱處理工藝，節(jié)省能源與成本。
[0031] 本發(fā)明的制造方法無需調(diào)質(zhì)熱處理工藝，提高了油套管材的耐腐蝕性能。熱乳工 藝采用了緩冷工藝，通過合理的成分和工藝進行最終產(chǎn)品的組織和質(zhì)量控制。更為重要的 是，本發(fā)明中表面滲鋁改性處理后，管材無需進行調(diào)質(zhì)處理，提高了油套管材的耐腐蝕性 能，克服了現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)表面滲鋁改性處理后需重新調(diào)質(zhì)處理，導致管材表面防腐性能下 降的問題。
[0032] 本發(fā)明在合金配方上具有較低的C含量（0.07~0.09%)、一定的Cr含量（1.0~ 1. 2% ) -定的Si含量（0? 6 ~0? 8% )和微量的Ti(彡 0? 020)、不加入Mo、Ni、Cu、V、Nb 等元素，成分設計簡單、成本較低；適當?shù)腗n(2. 10~2. 35% )含量，充分利用了Mn元素的 相變強化和固溶強化作用；以上成分配合熱乳后緩冷工藝，不僅提高了產(chǎn)品的綜合性能，而 且能夠采取靈活的熱乳生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)率。此外，擁有較低C含量所生產(chǎn)的產(chǎn)品在具有 較高的強度的同時、保持了良好的低溫韌性和焊接性能，并有一定的耐腐蝕性能，使油套管 鋼具有良好的止裂能力。
[0033] 本發(fā)明的制造方法生產(chǎn)出的表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼管材的性能達到以 下要求：
[0034] (1)、拉伸性能，目標：RtO. 5 = 758 ~965MPa，Rm會 724MPa;
[0035] (2)、V型缺口夏比沖擊性能，目標：試驗溫度-20°C，10mmXIOmmX55mm試樣的沖 擊功單個值彡70J，平均值彡100J;
[0036] (3)、金相組織，組織以粒狀貝氏體+板條馬氏體組織為主。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明實施例1的熱乳緩冷后鋼管的金相組織圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明實施例2的熱乳緩冷后鋼管的金相組織圖。
[0039] 圖3為本發(fā)明實施例3的熱乳緩冷后鋼管的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0041] 實施例1
[0042] 一種表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼，其化學成分（重量百分比）為：0.079%的 C，2. 3%的Mn，0. 7%的Si，0. 0078%的P，0. 0017%的S，l. 1%的Cr，0. 019%的Ti，其余成 分為Fe。
[0043] 上述表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼管材的制造方法，按重量百分比，將上述 成分進行轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、煉外精煉、鑄造制得管坯，管坯經(jīng)環(huán)形加熱爐加熱至1250°C;將 加熱后的管坯經(jīng)穿孔機穿孔，管坯穿孔后溫度為1220°C;然后通過連乳機組進行乳制，控 制連乳機組乳制的開始溫度為1180°C;再通過定徑機組定徑，控制定徑機組的開始溫度為 870°C;經(jīng)矯直機矯直，最后空冷至380°C后堆垛保溫緩冷48h。
[0044] 經(jīng)上述方法制造的鋼管材的力學性能為屈服強度778MPa、抗拉強度835MPa、延伸 率18. 0%、-20°C沖擊功（Akv) 121J。其性能指標完全滿足API標準對PllO級油套管用鋼的 要求。該實例金相組織為粒狀貝氏體+板條馬氏體，參照圖1。
[0045] 實施例2
[0046] 一種表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼，其化學成分（重量百分比）為：0? 083%的 (：，2.31%的]?11，0.61%的31，0.0088%的？，0.0024%的5，1.1%的0,0.020%的11，其余 成分為Fe。
[0047] 上述表面滲鋁改性PllO級油套管用鋼管材的制造方法，按重量百分比，將上述成 本進行轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、煉外精煉、鑄造制得管坯，管坯經(jīng)環(huán)形加熱爐加熱至1250°C;將加 熱后的管坯經(jīng)穿孔機穿孔，管坯穿孔后溫度為1200°C;然后通過連乳機組進行乳制，控制 連乳機組乳制的開始溫度為1150°C;再通過定徑機組定徑，控制定徑機組后的開始溫度為 850°C;經(jīng)矯直機矯直，最后空冷至350°C后堆垛保溫緩冷48h。
[0048] 經(jīng)