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沧州新兴无缝钢管有限公司
行业动态

一种高强高韧N80Q石油套管及其制造方法

本发明涉及一种石油套管,具体涉及一种高强高韧N80Q石油套管及其制造方法。
 
背景技术:
 
目前,油气资源的开采对套管强度的要求显著提高,但材料的韧性也逐步下降,并 且材料对表面缺陷的敏感程度会进一步地增大。大量失效分析发现:组织韧性较差和冲击 韧性过低等是造成石油套管断裂的主要因素之一。同时,研究也表明:钢的强度和韧性、塑 性通常表现为互为消长的关系,而细化晶粒是唯一可提高强度和韧性的手段。
 
石油套管生产工艺主要有无缝乳制钢管和直缝电阻焊钢管两种。无缝套管因采用 穿孔成型,管坯的乳制变形量较小,而直缝焊管采用热乳卷板作原料,该原料的原始厚铸坯 经过控扎控冷工艺(TMCP),在大的乳制变形量和控制冷却下,微观组织得到有效控制,晶粒 细化效果远优于无缝管坯,因此管材强韧性也优于无缝管。同时,无缝管为了提高强度,一 般加入较高的碳,但是带来的问题是韧性损失。N80钢级以上高强度直缝电阻焊套管在生产 中,为了提高强度,一般需要采用离线调质处理,主要带来两方面问题:一是高温和较长时 间保温容易使管坯组织粗化,使得原始卷板晶粒细小优势不能得到发挥;二是管坯在电阻 炉或燃气炉进行900°C以上长时间高温加热,造成能源大量浪费,环境污染,制造成本增加 等。
 
发明内容:
 
为了克服上述缺点,本发明目的在于提供一种高强高韧N80Q石油套管及其制造方 法,本发明的石油套管的屈服强度为650〜758MPa,抗拉强度为彡740MPa,延伸率彡25 %,横 向冲击功彡150 J,纵向冲击功彡180 J,组织晶粒尺寸彡5μπι,产品强韧性匹配高、晶粒细小, 简化了生产工序,提高了生产效率,降低了能耗和成本。
 
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
 
一种高强高韧N80Q石油套管,其化学成分的重量百分配比为C: 0.08〜0.22% ; Si: 0.15〜0.30%;Mn:0.8〜1.5%;P:<0.010%;S:<0.005%;Cr:0.5〜1.0%;Mo:0.10〜 0.30%;Al:0.005〜0.01%;Nb:0.03〜0.15%;Ti:0.02〜0.1%;Ca:0.001〜0.003%;B: 0.001〜0.005% ;RE:0.0002〜0.001%;余量为Fe和不可避免的杂质。
 
本发明的有益效果:
 
1、因添加Mo、Nb、Ti等细化晶粒尺寸和净化钢质的Ca、稀土RE等元素,卷板用钢的 洁净度高和晶粒细小,组织晶粒尺寸<5μπι;结合中频感应加热、热张减工艺及热张减后快 速在线淬火,使管坯热乳后细化管坯的奥氏体晶粒保存下来,获得90%以上的马氏体组织, 提高了管坯的强度和韧性。
 
 2、本发明直接利用热张减后余热进行淬火处理,采用环形喷淋环进行内喷外淋, 减少热处理工序,避免了常规调质处理中高温常时保温造成奥氏体晶粒的粗大,降低了能 耗和节约生产成本,提高了生产效率。
 
3、本发明的回火温度彡550 °C,回火时间为60〜90min,使球状、细小的碳化物或合 金碳化物弥散分布在细小的马氏体和铁素体,减少碳化物在板条界或晶界的析出,从而提 高套管管体和焊缝区域的强韧性。
 
 4、本发明石油套管符合SOksi钢级油井管力学性能要求,屈服强度为650〜 758MPa,抗拉强度为彡740MPa,延伸率彡25%,横向冲击功彡150J,纵向冲击功彡180J。