專利名稱：一種石油套管用鋼、電阻焊石油套管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種石油套管用鋼，具體地說，涉及一種石油套管用鋼及其制造方法， 和用該鋼種制成的M65鋼級電阻焊石油套管及其制造方法。
背景技術：
API標準規(guī)定，石油套管分為無縫管和焊接套管兩種類型。相對于無縫管而言，焊 接套管的最顯著特點之一是壁厚尺寸精度好，因此將其用于生產(chǎn)具有高抗擠性能的石油套 管具有先天的優(yōu)越性，同時焊接套管還具有生產(chǎn)效率高、規(guī)格范圍寬、成本低等優(yōu)點，因此 焊接套管成為生產(chǎn)廠家與油田用戶的首選品種，一直受到市場的青睞。焊接套管的基本生產(chǎn)工藝是鋼管成型_在線焊接_焊縫熱處理或整管熱處 理-管加工-出廠檢驗等。為了實現(xiàn)多卷連續(xù)生產(chǎn)，進一步提高焊接套管的生產(chǎn)效率，在鋼 管成型之前，通常還需要對板卷與板卷的頭尾進行剪切對焊，但是剪切對焊要求鋼種的碳 當量須低，否則容易造成鋼板斷帶，嚴重影響生產(chǎn)效率，一般而言，要求材料的碳當量不宜 超過0. 5。M65鋼級石油套管是一種高附加值產(chǎn)品，該套管的屈服強度須在448_586MPa之 間，抗拉強度須大于586MPa，硬度HRC小于22?！端拇ㄒ苯稹?002年第5期的一篇論文(該 文的標題為K55的生產(chǎn)工藝特點及M65的開發(fā)，作者為羅先登)公開了用37Mn2V生產(chǎn)M65 無縫鋼管，但由于該成分碳當量大于0. 6，不利于板卷頭尾剪切對焊，只能單卷生產(chǎn)，無法體 現(xiàn)出焊接套管生產(chǎn)效率上的優(yōu)越性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的在于提供一種石油套管用鋼，其能夠用于制造M65鋼級的電 阻焊(ERW)石油套管，并且還適用于剪切對焊工序，提高后續(xù)的電阻焊石油套管生產(chǎn)效率。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種所述石油套管用鋼的制備方法。本發(fā)明的第三個目的在于提供一種電阻焊石油套管，其符合M65鋼級要求。本發(fā)明的第四個目的在于提供一種所述電阻焊石油套管的制備方法，其能夠制造 出符合M65鋼級要求的電阻焊石油套管。本發(fā)明所提供的石油套管用鋼，其成分質量百分比為C 0. 19-0. 29、Si 0. 1-0. 4、 Mn 1. 0-1. 4、P 彡 0. 015, S ( 0. 008, Al 0. 002-0. 040, Ca 0. 001-0. 010，余量為 Fe 和不可
避免雜質，并且其碳當量為0. 4-0. 5。本發(fā)明所提供的石油套管用鋼可以采用以下方法制造，包括(1)轉爐或電爐煉鋼獲得鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉后，再經(jīng)過Ca處理，連鑄成板坯；(2)板坯經(jīng)1200-1250°C加熱后軋成板帶，板帶的終軋溫度彡850°C ；(3)軋后板帶經(jīng)層流冷卻到< 700°C卷取成板卷。本發(fā)明所提供的電阻焊石油套管，其成分質量百分比為C :0. 19-0.29、Si 0. 1-0. 4, Mn 1. 0-1. 4、P 彡 0. 015、S50. 008, Al 0. 002-0. 040, Ca 0. 001-0. 010，余量為 Fe和不可避免雜質，并且其碳當量為0. 4-0. 5。本發(fā)明所提供的電阻焊石油套管可以采用以下方法制造，包括(1)鋼管成型和ERW制管，焊接溫度為1350-1500°C，焊接速度15-20m/min ；(2)鋼管在880-920°C加熱，保溫時間按鋼管壁厚計算為3-6min/mm ；(3)水淬；(4)回火，溫度 650_690°C。優(yōu)選地，上述電阻焊石油套管的制備方法還包括(5)冷卻后進行管加工。優(yōu)選地，在步驟(1)之前還包括板卷剪切對焊的步驟。以下將本發(fā)明合金成分的設計機理作詳細說明C:可以顯著提高鋼的強度，但過高時會大大降低焊接性能，過低則達不到M65鋼 級所要求的強度，其含量通常約為0. 37%，在本發(fā)明中，申請人發(fā)現(xiàn)其含量為0. 19-0. 29% 時，既能提高焊接性能，又不會降低鋼的強度；Mn:主要固溶于鐵素體以提高材料強度，含量過高時，鋼中的組織偏析嚴重，影響 焊接性能，過低則達不到M65鋼級所要求的強度，其含量通常為1.5-2%，在本發(fā)明中，申請 人發(fā)現(xiàn)其含量為1.0-1.4%時，既能提高焊接性能，又不會降低鋼的強度；Si 固溶于鐵素體以提高鋼的屈服強度，不宜過高，按重量百分比，本發(fā)明選擇其 含量為0. 1-0.4% ；Al 傳統(tǒng)脫氧固氮元素，可細化晶粒，在本發(fā)明中，為降低材料屈強比，本發(fā)明選擇 其含量為 0. 002-0. 040% ；Ca 可以凈化鋼液，提高鋼的純凈度，使鋼中的MnS球化，但含量過高時，易形成粗 大的非金屬夾雜物，在本發(fā)明中，申請人發(fā)現(xiàn)其含量為0.001-0. 01%時，可以充分發(fā)揮材料 的潛能，達到M65鋼級要求；S和P是鋼中的有害雜質元素，含量過高會惡化鋼的韌性且不利于焊接，因此應盡 量降低鋼中的硫、磷含量，本發(fā)明控制P彡0. 015%、S彡0. 008%。本發(fā)明還控制鋼種的碳當量為0. 4-0. 5，以滿足剪切對焊工序的要求，有利于實現(xiàn) 多卷連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的優(yōu)點是(1)本發(fā)明提供的石油套管用鋼能夠制造出M65鋼級的電阻焊石油套管，同時其 碳當量適中，還能夠適用于剪切對焊工序，提高后續(xù)的電阻焊石油套管生產(chǎn)效率；(2)本發(fā)明通過Ca處理凈化鋼液，使材料的潛能在熱處理過程得到充分發(fā)揮；(3)本發(fā)明提供的電阻焊石油套管的生產(chǎn)方法工序簡單，并且整管力學性能穩(wěn) 定；(4)本發(fā)明所使用的材料合金成本低，具有重大的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式實施例和比較例化學成分見表1，經(jīng)轉爐煉鋼和爐外精煉后，鋼水經(jīng)過Ca處理， 連鑄成坯，連鑄坯經(jīng)1200-1250°C加熱后熱軋成厚IOmm的板帶，終軋溫度大于850°C，軋后 板帶經(jīng)層流冷卻到570°C卷取，力學性能見表2。經(jīng)剪切對焊、鋼管成型和焊接制管(焊接溫度1350-1500°C，焊接速度15-20m/min)，再經(jīng)880-920°C水淬和650-690°C回火的調 質處理后，力學性能見表3。實施例1-4的兩種整管熱處理的鋼管強度均滿足屈服強度在 448-586MPa之間，抗拉強度彡586MPa的要求。比較例1的C含量過低，致使整管熱處理后 鋼管的抗拉強度不合格。表1實施例和對比例化學成分 表2熱軋板力學性能
強度MPaRt0.5Rm實施例1369585實施例2380595比較例1350500表3整管熱處理后實施例和對比例力學性能
淬火溫度。C回火溫度°0硬度HRC強度MPaRt0.5Rm實施例IA88065012561660實施例IB9206908520605實施例2A8806609530650實施例2B92067010520635比較例1900650/460575注表3中實施例IA和IB的石油套管均采用表2中實施例1的鋼種制成，表3中 實施例2A和2B的石油套管均采用表2中實施例2的鋼種制成。由此可見，采用本發(fā)明所設計的化學成分，能夠生產(chǎn)出適用于剪切對焊工序的石 油套管用鋼，以及符合M65鋼級要求的、價格便宜的電阻焊石油套管。
權利要求
一種石油套管用鋼，其成分質量百分比為C0.19 0.29、Si0.1 0.4、Mn1.0 1.4、P≤0.015、S≤0.008、Al0.002 0.040、Ca0.001 0.010，余量為Fe和不可避免雜質，并且其碳當量為0.4 0.5。
2.如權利要求1所述的石油套管用鋼的制造方法，包括(1)轉爐或電爐煉鋼獲得鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉后，再經(jīng)過Ca處理，連鑄成板坯；(2)板坯經(jīng)1200-1250°C加熱后軋成板帶，板帶的終軋溫度≥850°C；(3)軋后板帶經(jīng)層流冷卻到≤700°C卷取成板卷。
3.一種電阻焊石油套管，其成分質量百分比為C :0. 19-0. 29、Si :0. 1-0. 4、Mn: 1. 0-1. 4、P ≤0. 015,S ≤ 0. 008,Al 0. 002-0. 040,Ca 0. 001-0. 010，余量為 Fe 和不可避免 雜質，并且其碳當量為0. 4-0. 5。
4.如權利要求3所述的電阻焊石油套管的制造方法，包括(1)鋼管成型和ERW制管，焊接溫度為1350-1500°C，焊接速度15-20m/min；(2)鋼管在880-920°C加熱，保溫時間按鋼管壁厚計算為3-6min/mm；(3)水淬；(4)回火，溫度650-690°C。
5.如權利要求4所述的制造方法，其特征在于，還包括(5)冷卻后進行管加工。
6.如權利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，還包括在步驟(1)之前的板卷剪切對焊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石油套管用鋼和電阻焊石油套管，其成分質量百分比為C0.19-0.29、Si0.1-0.4、Mn1.0-1.4、P≤0.015、S≤0.008、Al0.002-0.040、Ca0.001-0.010，余量為Fe和不可避免雜質，并且其碳當量為0.4-0.5。所述石油套管用鋼能夠適用于剪切對焊工序，所述電阻焊石油套管符合M65鋼級要求。本發(fā)明還公開了所述石油套管用鋼和電阻焊石油套管的一種制造方法。
文檔編號B21B37/74GK101921952SQ20091005314
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權日2009年6月16日
發(fā)明者史宏德, 田青超, 董曉明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司