專利名稱：一種p110鋼級高頻直縫焊管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高鋼級高頻直縫焊管制造技術領域，具體涉及一種PllO鋼級高頻直縫焊管的制造方法，特別是指使用熱軋卷板生產(chǎn)API5CT標準中規(guī)定的Pl 10鋼級石油套管、 油管的工藝方法。
背景技術：
我國的許多油田已進入開發(fā)的中后期，開發(fā)難度越來越大，井況越來越復雜，特別是深井以及超深井的鉆探對套管的性能提出了更高的要求，我國高強度石油套管、油管的需求量正在日益增大。據(jù)統(tǒng)計，每鉆進lm，約需油井管62Kg，其中套管及油管占58Kg。近年來，我國每年消耗油井管超過200X IO4噸，油井管在石油工業(yè)中占有重要的位置?，F(xiàn)有石油套管、油管制造技術生產(chǎn)的產(chǎn)品不但成本高，而且性能不能滿足復雜井況的使用要求，因此開展高鋼級、高性能的高頻直縫焊石油套管、油管的生產(chǎn)和工藝研究，制造出質(zhì)優(yōu)價廉的油井管已成為當務之急，對提高油田開采效率，降低開采成本，有著深遠的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題提供一種PllO鋼級高頻直縫焊管的制造方法，克服現(xiàn)有石油套管、油管制造技術存在的缺陷，通過優(yōu)化材料的化學成分，改進生產(chǎn)工藝，制造出質(zhì)優(yōu)價廉的油井管，提高油田開采效率，降低開采成本。本發(fā)明的設計思路(1)本發(fā)明通過優(yōu)化材料的化學成分設計焊管母材成分組成，合理調(diào)節(jié)合金元素的比例，有效降低原材料成本，并提高了組織晶粒度及材料的淬透性。本發(fā)明選擇適當?shù)奶己?，可以在保證焊縫質(zhì)量的同時，提高焊管調(diào)質(zhì)熱處理后的韌性和抗延遲開裂能力。采用適當?shù)暮辖鹪嘏浔?，控制Mn元素的含量，Mn元素可提高材料的淬透性，但會促進S、P元素在晶界偏聚，降低Mn元素的含量可減輕S、P等雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界上的偏聚，提高鋼的韌性，還可以減少焊管在熱處理過程中材料的脫碳。適當添加合金元素Cr、Al，可以細化晶粒，提高材料的抗蝕性和淬透性，降低材料的脆性轉變溫度，使焊管母材具有優(yōu)異的熱處理性能。因此，本發(fā)明通過優(yōu)化材料的化學成分，合理調(diào)節(jié)合金元素的比例，即可實現(xiàn)用較低規(guī)格的低鋼級卷板，通過調(diào)質(zhì)熱處理工藝生產(chǎn)出符合 API 5CT標準規(guī)定的PllO鋼級石油套管、油管。(2)本發(fā)明采用熱機械軋制技術實現(xiàn)PllO鋼級石油套管、油管產(chǎn)品的高效生產(chǎn)， 并有效優(yōu)化焊管的焊縫組織。本發(fā)明采用熱機械軋制實現(xiàn)一種規(guī)格母管生產(chǎn)不同規(guī)格管徑的石油套管、油管。 熱機械軋制技術采用中頻感應加熱方式，加熱速度快，材料組織原奧氏體晶粒來不及長大， 細化晶粒效果明顯。通過熱機械軋制技術還可以優(yōu)化焊縫組織，有效消除晶粒狀態(tài)差異和細化晶粒，使管體各處均為接近一致的細小晶粒的鐵素體和珠光體組織，并進一步消除管體與焊縫的金相組織差異，消除焊接內(nèi)應力，顯著提高焊管的綜合力學性能。
本發(fā)明采用的技術方案(1)以熱軋卷板為原料，其化學成分以重量百分比計為C 0. 25 0. 30，Si 0. 20 0. 28,Mn 1. 10 1. 50, Cr 0. 15 0. 35,P ( 0. 018, S ( 0. 002，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；(2)卷板通過連續(xù)成型工藝成型為直縫管狀，并采用高頻感應焊機對管狀上的直縫進行焊接制成母管，焊后即時進行內(nèi)外毛刺剔除工序；(3)將清除完毛刺后的母管通過中頻感應爐加熱至920 950°C后后進入熱軋減徑機，將母管熱機械軋制成各種不同規(guī)格管徑的管坯；(4)對熱軋后的管坯進行全管體調(diào)質(zhì)熱處理，制成成品管；(5)對成品管進行管體超聲波探傷、管端磁粉探傷檢測。

所述高頻感應焊機功率為350KW，頻率為200 400KHz，焊接走速10 15m/min， 擠壓量1. 5mmο所述調(diào)質(zhì)熱處理工藝是(1)水淬淬火，將成品管坯加熱至900°C 士20°C，保溫25-45min后水淬冷卻；(2)高溫回火，將水淬冷卻后的成品管坯加熱至600°C 士30°C，保溫40-60min后自
然冷卻。所述熱軋卷板的制造工藝為(1)按所述設計成分采用轉爐冶煉鋼水，并連鑄成板坯；(2)將板坯加熱至1200°C并保溫1. 5小時后軋制成屈服強度550 650MPa，抗拉強度大于650MPa，延伸率大于22%，屈強比小于0. 88的卷板；初軋溫度為1050°C，終軋溫度850°C ；且卷板的晶粒度尺寸標準符合ASTM E112 NO. 10或更細；本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點和效果1、本發(fā)明實現(xiàn)了用較低規(guī)格的低鋼級卷板，通過調(diào)質(zhì)熱處理工藝生產(chǎn)出符合API 5CT標準規(guī)定的PllO鋼級石油套管、油管，有效降低了原材料成本。2、本發(fā)明采用熱機械軋制實現(xiàn)了一種規(guī)格母管生產(chǎn)不同規(guī)格管徑的石油套管、油管，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，同時優(yōu)化焊縫組織，提高焊管的整體強度和綜合性能。3、本發(fā)明通過HFW焊管熱軋后的調(diào)質(zhì)熱處理，實現(xiàn)低鋼級的經(jīng)濟型管坯生產(chǎn)高鋼級、高性能的油套管產(chǎn)品。


圖1為HFW焊管熱軋前焊縫金相組織效果圖；圖2為HFW焊管熱軋后焊縫金相組織效果圖。
具體實施例方式本發(fā)明以熱軋卷板為原料，其化學成分以重量百分比計如下C:0.28、Si :0.24、 Mn 1. 30、Cr 0. 25、P彡0. 012、S彡0. 002，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。具體制造工藝(1)按上述原料設計成分采用轉爐冶煉鋼水，并連鑄成板坯；
(2)板坯經(jīng)1200°C加熱后保溫1. 5小時，然后軋制成屈服強度550 650MPa，抗拉強度大于650MPa，延伸率大于22%，屈強比小于0. 88的卷板；初軋溫度為1050°C，終軋溫度850°C ；且卷板的晶粒度尺寸標準符合ASTM E112 NO. 10或更細；(3)卷板隨后通過連續(xù)成型工藝成型為直縫管狀，并采用HFW高頻感應焊機對管狀上的直縫進行焊接制成母管。成型規(guī)格為管徑114mm。HFW高頻感應焊機為固態(tài)高頻焊機，功率350KW，頻率200 400KHz，焊接走速10 15m/min，擠壓量1. 5mm。焊接完畢后即時在線對內(nèi)外毛刺進行剔除。(4)將清除完毛刺后 的母管通過中頻感應爐加熱至920 950°C后進入熱軋減徑機，通過熱機械軋制工藝將母管軋制成各種規(guī)格管徑的管坯。(5)對熱軋后的管坯進行全管體調(diào)質(zhì)熱處理，具體工藝為1)使用步進式鋼管淬火加熱爐，加熱氣氛為天然氣，把管坯加熱到900士20°C使其奧氏體化，并保溫30min使奧氏體轉變充分進行；2)使用水作為冷卻介質(zhì)對奧氏體化的管坯進行淬火處理；3)淬火處理完畢后，管坯進入步進式回火爐加熱到600士30°C，并保溫45min，使碳原子在鐵素體基體上充分擴散。通過高溫回火，使鋼的組織轉變?yōu)榛鼗鹚魇象w，提高成品管的綜合機械性能。(6)對經(jīng)過全管體調(diào)質(zhì)熱處理后的鋼管，再進行全管體超聲波探傷、管端磁粉探傷、管端螺紋加工、接箍預擰緊、全長通徑、全管體水壓試驗、稱重、測長、連續(xù)噴漆等精整檢驗工序，最終得到符合API 5CT標準的PllO鋼級石油套管或油管。采用上述制造工藝，可以實現(xiàn)用經(jīng)濟型HFW焊管代替無縫管生產(chǎn)高鋼級石油套管、油管，并具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、成材率高及產(chǎn)品質(zhì)量高的優(yōu)點。上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應包括在本發(fā)明權利要求范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種PllO鋼級直縫焊管的制造方法，其特征在于(1)以熱軋卷板為原料，其化學成分以重量百分比計為C:0.25 0.30，Si:0.20 0. 28，Mn 1. 10 1. 50，Cr 0. 15 0. 35，P 彡 0. 018，S 彡 0. 002，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；(2)卷板通過連續(xù)成型工藝成型為直縫管狀，并采用高頻感應焊機對管狀上的直縫進行焊接制成母管，焊后即時進行內(nèi)外毛刺剔除工序；(3)將清除完毛刺后的母管通過中頻感應爐加熱至920 950°C后后進入熱軋減徑機， 將母管熱機械軋制成各種不同規(guī)格管徑的管坯；(4)對熱軋后的管坯進行全管體調(diào)質(zhì)熱處理，制成成品管；(5)對成品管進行管體超聲波探傷、管端磁粉探傷檢測。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種PllO鋼級直縫焊管的制造方法，其特征在于所述高頻感應焊機功率為350KW，頻率為200 400KHz，焊接走速10 15m/min，擠壓量1. 5mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種PllO鋼級直縫焊管的制造方法，其特征在于所述調(diào)質(zhì)熱處理工藝是(1)水淬淬火，將成品管坯加熱至900°c士20°C，保溫25-45min后水淬冷卻；(2)高溫回火，將水淬冷卻后的成品管坯加熱至600°C士30°C，保溫40-60min后自然冷卻。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述一種PllO鋼級直縫焊管的制造方法，其特征在于所述熱軋卷板的制造工藝為(1)按所述設計成分采用轉爐冶煉鋼水，并連鑄成板坯；(2)將板坯加熱至1200°C并保溫1.5小時后軋制成屈服強度550 650MPa，抗拉強度大于650MPa，延伸率大于22%，屈強比小于0. 88的卷板；初軋溫度為1050°C，終軋溫度 8500C ；且卷板的晶粒度尺寸標準符合ASTM E112NO. 10或更細。
全文摘要
一種P110鋼級直縫焊管的制造方法，(1)以熱軋卷板為原料；(2)卷板通過連續(xù)成型工藝成型為直縫管狀，并采用高頻感應焊機對管狀上的直縫進行焊接制成母管，焊后即時進行內(nèi)外毛刺剔除工序；(3)將清除完毛刺后的母管通過中頻感應爐加熱至920～950℃后后進入熱軋減徑機，將母管熱機械軋制成各種不同規(guī)格管徑的管坯；(4)對熱軋后的管坯進行全管體調(diào)質(zhì)熱處理，制成成品管；(5)對成品管進行管體超聲波探傷、管端磁粉探傷檢測。本發(fā)明低鋼級卷板為原料生產(chǎn)母管，以一種規(guī)格母管生產(chǎn)不同規(guī)格管徑的管坯，實現(xiàn)低鋼級的經(jīng)濟型管坯生產(chǎn)高鋼級、高性能的油套管產(chǎn)品，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C21D9/08GK102430901SQ20111042106
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者介升旗, 何石磊, 張峰, 張錦剛, 楊忠文, 畢宗岳, 王濤, 白鶴 申請人:寶雞石油鋼管有限責任公司