專(zhuān)利名稱(chēng)：一種石油套管用鋼、電阻焊石油套管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油套管用鋼，具體地說(shuō)，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(jí)電阻焊石油套管及其制造方法。
背景技術(shù)：
API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，石油套管分為無(wú)縫管和焊接套管兩種類(lèi)型。相對(duì)于無(wú)縫管而言，焊 接套管的最顯著特點(diǎn)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(shí)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(diǎn)，因此 焊接套管成為生產(chǎn)廠(chǎng)家與油田用戶(hù)的首選品種，一直受到市場(chǎng)的青睞。焊接套管的基本生產(chǎn)工藝是鋼管成型_在線(xiàn)焊接_焊縫熱處理或整管熱處 理-管加工-出廠(chǎng)檢驗(yàn)等。為了實(shí)現(xiàn)多卷連續(xù)生產(chǎn)，進(jìn)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(duì)板卷與板卷的頭尾進(jìn)行剪切對(duì)焊，但是剪切對(duì)焊要求鋼種的碳 當(dāng)量須低，否則容易造成鋼板斷帶，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，一般而言，要求材料的碳當(dāng)量不宜 超過(guò)0. 5。M65鋼級(jí)石油套管是一種高附加值產(chǎn)品，該套管的屈服強(qiáng)度須在448_586MPa之 間，抗拉強(qiáng)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(biāo)題為K55的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及M65的開(kāi)發(fā)，作者為羅先登)公開(kāi)了用37Mn2V生產(chǎn)M65 無(wú)縫鋼管，但由于該成分碳當(dāng)量大于0. 6，不利于板卷頭尾剪切對(duì)焊，只能單卷生產(chǎn)，無(wú)法體 現(xiàn)出焊接套管生產(chǎn)效率上的優(yōu)越性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種石油套管用鋼，其能夠用于制造M65鋼級(jí)的電 阻焊(ERW)石油套管，并且還適用于剪切對(duì)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(gè)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(gè)目的在于提供一種電阻焊石油套管，其符合M65鋼級(jí)要求。本發(fā)明的第四個(gè)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(jí)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(zhì)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(zhì)，并且其碳當(dāng)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(zhuǎn)爐或電爐煉鋼獲得鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉后，再經(jīng)過(guò)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(zhì)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(zhì)，并且其碳當(dāng)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(shí)間按鋼管壁厚計(jì)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(jìn)行管加工。優(yōu)選地，在步驟(1)之前還包括板卷剪切對(duì)焊的步驟。以下將本發(fā)明合金成分的設(shè)計(jì)機(jī)理作詳細(xì)說(shuō)明C:可以顯著提高鋼的強(qiáng)度，但過(guò)高時(shí)會(huì)大大降低焊接性能，過(guò)低則達(dá)不到M65鋼 級(jí)所要求的強(qiáng)度，其含量通常約為0. 37%，在本發(fā)明中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)其含量為0. 19-0. 29% 時(shí)，既能提高焊接性能，又不會(huì)降低鋼的強(qiáng)度；Mn:主要固溶于鐵素體以提高材料強(qiáng)度，含量過(guò)高時(shí)，鋼中的組織偏析嚴(yán)重，影響 焊接性能，過(guò)低則達(dá)不到M65鋼級(jí)所要求的強(qiáng)度，其含量通常為1.5-2%，在本發(fā)明中，申請(qǐng) 人發(fā)現(xiàn)其含量為1.0-1.4%時(shí)，既能提高焊接性能，又不會(huì)降低鋼的強(qiáng)度；Si 固溶于鐵素體以提高鋼的屈服強(qiáng)度，不宜過(guò)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(xì)化晶粒，在本發(fā)明中，為降低材料屈強(qiáng)比，本發(fā)明選擇 其含量為 0. 002-0. 040% ；Ca 可以?xún)艋撘?，提高鋼的純凈度，使鋼中的MnS球化，但含量過(guò)高時(shí)，易形成粗 大的非金屬夾雜物，在本發(fā)明中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)其含量為0.001-0. 01%時(shí)，可以充分發(fā)揮材料 的潛能，達(dá)到M65鋼級(jí)要求；S和P是鋼中的有害雜質(zhì)元素，含量過(guò)高會(huì)惡化鋼的韌性且不利于焊接，因此應(yīng)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(dāng)量為0. 4-0. 5，以滿(mǎn)足剪切對(duì)焊工序的要求，有利于實(shí)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(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是(1)本發(fā)明提供的石油套管用鋼能夠制造出M65鋼級(jí)的電阻焊石油套管，同時(shí)其 碳當(dāng)量適中，還能夠適用于剪切對(duì)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(guò)Ca處理凈化鋼液，使材料的潛能在熱處理過(guò)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(jiǎn)單，并且整管力學(xué)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(jì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例和比較例化學(xué)成分見(jiàn)表1，經(jīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼和爐外精煉后，鋼水經(jīng)過(guò)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(xué)性能見(jiàn)表2。經(jīng)剪切對(duì)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(diào) 質(zhì)處理后，力學(xué)性能見(jiàn)表3。實(shí)施例1-4的兩種整管熱處理的鋼管強(qiáng)度均滿(mǎn)足屈服強(qiáng)度在 448-586MPa之間，抗拉強(qiáng)度彡586MPa的要求。比較例1的C含量過(guò)低，致使整管熱處理后 鋼管的抗拉強(qiáng)度不合格。表1實(shí)施例和對(duì)比例化學(xué)成分 表2熱軋板力學(xué)性能
強(qiáng)度MPaRt0.5Rm實(shí)施例1369585實(shí)施例2380595比較例1350500表3整管熱處理后實(shí)施例和對(duì)比例力學(xué)性能
淬火溫度。C回火溫度°0硬度HRC強(qiáng)度MPaRt0.5Rm實(shí)施例IA88065012561660實(shí)施例IB9206908520605實(shí)施例2A8806609530650實(shí)施例2B92067010520635比較例1900650/460575注表3中實(shí)施例IA和IB的石油套管均采用表2中實(shí)施例1的鋼種制成，表3中 實(shí)施例2A和2B的石油套管均采用表2中實(shí)施例2的鋼種制成。由此可見(jiàn)，采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分，能夠生產(chǎn)出適用于剪切對(duì)焊工序的石 油套管用鋼，以及符合M65鋼級(jí)要求的、價(jià)格便宜的電阻焊石油套管。
權(quán)利要求
一種石油套管用鋼，其成分質(zhì)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(zhì)，并且其碳當(dāng)量為0.4 0.5。
2.如權(quán)利要求1所述的石油套管用鋼的制造方法，包括(1)轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼獲得鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉后，再經(jīng)過(guò)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(zhì)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(zhì)，并且其碳當(dāng)量為0. 4-0. 5。
4.如權(quán)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(shí)間按鋼管壁厚計(jì)算為3-6min/mm；(3)水淬；(4)回火，溫度650-690°C。
5.如權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于，還包括(5)冷卻后進(jìn)行管加工。
6.如權(quán)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(duì)焊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種石油套管用鋼和電阻焊石油套管，其成分質(zhì)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(zhì)，并且其碳當(dāng)量為0.4-0.5。所述石油套管用鋼能夠適用于剪切對(duì)焊工序，所述電阻焊石油套管符合M65鋼級(jí)要求。本發(fā)明還公開(kāi)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(hào)B21B37/74GK101921952SQ20091005314
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者史宏德, 田青超, 董曉明 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司