含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法，石油套管材質的化學成分質量百分比含量為：C0.20-0.25%；Si0.17-0.37；Mn0.5-0.8%；P≤0.015%；S≤0.005%；Cr0.5-1.0%；Mo0.5-0.8%；V0.10-0.15%；B0.002-0.004%其余為Fe和不可避免雜質，共計質量分數為100％。其優(yōu)點是：通過微量B加入提高鋼的淬透性強化晶界提高鋼的熱強性耐持久性，還能替代少量的Cr、Mo合金從而節(jié)約鋼材成本，套管能夠達到6000m下井深度時的各項力學性能要求，在達到高強度的同時材料韌性也得到提高，特別是橫向沖擊韌性得到提高，其附加值也非常高。
【專利說明】含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法，屬于冶金行業(yè)深井用無縫鋼管生產領域。
【背景技術】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油井管下井深度越來越深，所需鋼級越來越高。深超深井用套管服役的地質條件極其惡劣，套管要承受很大的內外壓力和軸向載荷，因高強度套管的韌性不足引起的事故頻繁，而超深井用石油套管要求高強度高韌性，對材料的綜合性能有嚴格的要求，因此需要加入大量的合金元素特別是Cr、Mo元素，極大增加了石油套管的成本，硼的價格便宜，鋼中加入少量的硼能顯著提高鋼的淬透性，可以等效于一定量的Cr、Mo等合金元素，硼能強化晶界提高鋼的熱強性及持久強度，在提高強度的同時還能保持鋼的韌性。超深井用石油套管不僅要具有很高的強度、韌性，還要有較好的耐腐蝕性、耐低溫性、抗擠毀等各種苛刻的條件，這樣對鋼管的綜合性能提出了更高的要求。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法，利用硼提高淬透性強化晶界提高鋼的熱強性及持久強度的特征及其它合金元素冶煉具有高強高韌性的特點，使生產的石油套管具有優(yōu)良的綜合力學性能，達到屈服強度:996Mpa-1100Mpa ;抗拉強度:1034Mpa ;延伸率16% ;沖擊韌性:全尺寸縱向沖擊功 80 j，全尺寸橫向沖擊功大于60 j。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下措施來實現:
[0005]一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管，石油套管材質的化學成分質量百分比含量為:C0.20-0.25% ；Si0.17-0.37 ；Mn0.5-0.8% ；P ( 0.015% ；S ( 0.005% ；Cr0.5-1.0% ；Mo0.5-0.8% ；V0.10-0.15% ；B0.002-0.004% 其余為 Fe 和不可避免雜質，共計質量分數為100%。
[0006]因為其強度范圍很窄，因此要嚴格控制化學成分范圍，降低C含量是提高鋼韌性最有效最經濟的手段，要將C含量控制在0.25以下，但C含量的降低對強度、淬透性等有較大影響，可以通過合金元素來彌補，Mo和V元素能夠提高鋼的回火抗力，而V還能細化晶粒同時與N結合減小N對材料韌性的破壞。兩者在提高強度同時對韌性也有提高，特別是橫向沖擊韌性的提高有好處，B能提高鋼的淬透性并強化晶界提高熱強性和持久強度。
[0007]本發(fā)明的石油套管的生產方法如下:
[0008]煉鋼工藝:鐵水預處理一轉爐冶煉一LF爐精煉一VD真空處理一圓坯連鑄，要保證鋼的純凈度，對鐵水進行預處理，采用硅錳、錳鐵、鉻鐵進行脫氧合金化，終脫氧采用鋁質合金，LF爐根據轉爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫，VD前加硼鐵，VD后喂入硅鈣線，對夾雜物進行變性處理，將鈣硫比控制在0.6-1.2之間，軟吹時間15分鐘以上，軟吹后靜止5分鐘以上，讓夾雜物充分上浮。[0009]軋制工藝流程:軋制管還加熱一穿孔一連軋一張減徑一冷床一熱處理一矯直一探傷。工藝利用目前世界上最先進的PQF連軋管機組，管坯加熱溫度:1250°C -1300°C，穿孔溫度:1250°C -1280°C，軋管溫度:1070°C -1170°C，張減徑溫度:850°C -900°C。
[0010]熱處理工藝流程:熱處理制度為淬火+回火的調質工藝，嚴格控制爐溫、保證加熱穩(wěn)定性和冷卻水流量，淬火加熱溫度:880°c -950°c，保溫時間:50min，回火溫度:6000C -660°C，保溫時間:80min。保證矯直溫度≥480°C。
[0011]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0012]本發(fā)明為深井超深井用非APIHOksi鋼級石油套管，通過微量B加入提高鋼的淬透性強化晶界提高鋼的熱強性耐持久性，還能替代少量的Cr、Mo合金從而節(jié)約鋼材成本，套管能夠達到6000m下井深度時的各項力學性能要求，在達到高強度的同時材料韌性也得到提高，特別是橫向沖擊韌性得到提高，其附加值也非常高。
【具體實施方式】
[0013]以下結合實例對本發(fā)明作詳細說明。
[0014]鋼材冶煉生產工藝:鐵水預處理一轉爐冶煉一LF爐精煉一VD真空處理一圓坯連鑄。要嚴格控制成分范圍，要保證鋼的純凈度，對鐵水進行預處理，采用硅錳、錳鐵、鉻鐵進行脫氧合金化，終脫氧采用鋁質合金，出鋼過程進行擋渣并加入200公斤白灰，LF爐根據轉爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫，補充鑰鐵、鉻鐵在LF中后期加入以提高合金收得率，VD要保證脫氣效果，保證15分鐘的深真空時間，VD前加硼鐵，VD后喂入150m硅鈣線，對夾雜物進行變性處理，將鈣硫比控制在0.6-1.2之間，保證軟吹時間15分鐘以上，軟吹后保證5分鐘左右的時間靜止，以讓夾雜物充分上浮。連鑄采用全程無氧化保護澆注，采用堆垛方式進行冷卻，同時避開風口。
[0015]對四個實施實例進行化學成分檢驗，四個實施實例煉鋼工藝都一樣，化學成分檢驗均在以下成分范圍內:C0.20-0.25% ；Si0.17-0.37 ；Mn0.5-0.8% ；P ≤ 0.015% ；S ≤ 0.005% ；Cr0.5-1.0% ；Μο0.5-0.8% ；V0.10-0.15% ；Β0.002-0.004%其余為 Fe 和不可避免雜質，共計質量分數為100%。
[0016]硫印檢驗合格，低倍組織為典型的鑄態(tài)組織，連鑄圓管坯達到冶煉質量要求，將合格管坯進行軋制。
[0017]材料軋制工藝:管還加熱一穿孔一連軋一張減徑一冷床一熱處理一矯直一探傷。利用目前世界上最先進的PQF連軋管機組進行軋制，該類型軋機對鋼管的壁厚控制和生產效率等要優(yōu)于其它類型連軋管機組，要控制軋制壓縮比，環(huán)形加熱爐加熱控制如表I所示，
[0018]表I環(huán)形爐溫度控制
[0019]
【權利要求】
1.一種含硼深井超深井用HOksi鋼級石油套管，其特征是:石油套管材質的化學成分質量百分比含量為:C0.20-0.25% ；Si0.17-0.37 ；Mn0.5-0.8% ；P ( 0.015% ；S ( 0.005% ；Cr0.5-1.0% ；Mo0.5-0.8% ；V0.10-0.15% ；B0.002-0.004% 其余為 Fe 和不可避免雜質，共計質量分數為100%。
2.一種根據權利要求1所述的含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管的生產方法，其工藝為:鐵水預處理一轉爐冶煉一LF爐精煉一VD真空處理一圓坯連鑄一軋制管坯加熱—穿孔一連軋一張減徑一冷床一熱處理一矯直一探傷，其特征是:對鐵水進行預處理，采用硅錳、錳鐵、鉻鐵進行脫氧合金化，終脫氧采用鋁質合金，LF爐根據轉爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫，VD前加硼鐵，VD后喂入硅鈣線，對夾雜物進行變性處理，將鈣硫比控制在0.6-1.2之間，軟吹時間15分鐘以上，軟吹后靜止5分鐘以上，讓夾雜物充分上浮；軋制工藝工藝利用PQF連軋管機組，管坯加熱溫度:1250°C -1300°C，穿孔溫度:1250°C -1280°C,軋管溫度:1070°C _1170°C，張減徑溫度:850°C _900°C。
3.根據權利要求2所述的含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管的生產方法，其特征是:熱處理制度為淬火+回火的調質工藝，嚴格控制爐溫、保證加熱穩(wěn)定性和冷卻水流量，淬火加熱溫度 :880°C _950°C，保溫時間:50min，回火溫度:600°C _660°C，保溫時間:80min。保證矯直溫度> 480°C。
【文檔編號】C22C38/32GK103451544SQ201310409403
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】張行剛, 劉金, 賀景春, 馬愛清, 石曉霞, 陳鎮(zhèn)方, 姜海龍 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司