射孔槍用無縫鋼管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種射孔槍用無縫鋼管，主要用于制作溫度彡200°C、壓力彡200MPa 的油氣井下使用的射孔槍槍體，屬于無縫鋼管技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著油氣勘探領(lǐng)域的不斷深入，深井、超深井的應(yīng)用不斷增多。如在四川盆 地、塔里木等一些勘探區(qū)域的探井井深超過7000m，最深達(dá)到8000m，地層壓力、溫度均超 高。如何保證射孔槍在超高溫超高壓條件下不發(fā)生變形、破裂甚至斷裂失效，射孔槍槍體材 料的承載能力非常關(guān)鍵。
[0003]目前，國外對深井、超深井的開發(fā)工作已持續(xù)很多年，如斯倫貝謝公司已開發(fā)有適 合于5in套管作業(yè)的86型超高壓射孔器材，擠毀壓力達(dá)到了 25000psi(172MPa)，能夠完成 超高溫超高壓長時(shí)間井下停留的射孔作業(yè)。國內(nèi)對超深井射孔器材展開的研宄不多，材質(zhì) 的選用上也集中于32CrM〇4、35CrM〇等常規(guī)低合金鋼種，主要是通過增加射孔槍管的壁厚 以提升鋼管的抗擠強(qiáng)度。由于增加了壁厚，一方面增加了射孔槍的重量，另一方面也增加了 射孔槍的加工、彈架的安裝、射孔等方面的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種射孔槍用無縫鋼 管，它不僅能夠提高管體的抗擠強(qiáng)度，達(dá)到抗200MPa壓力的能力，可以在200°C環(huán)境下使 用，并且提高了管體的沖擊韌性，保證了管體射孔不開裂。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種射孔槍用無縫鋼管，它的組份 和各組份的質(zhì)量百分比如下：
[0006]C:0. 22%~0? 3% ;Si:0. 2%~0? 4% ;Mn:0. 4%~1. 0%;P:0 <P彡 0? 012%， S:0 <S彡 0? 005%，Cr:0. 3%~0? 9%;Nb:0? 02%~0? 1% ;M〇:0. 4%~1%;V:0? 02%~ 0. 1% ;A1:0. 01%~0. 04%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，總計(jì)100%。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種射孔槍用無縫鋼管的制備工藝，該工藝的步驟如下：
[0008] (a)按照各組份和各組份的質(zhì)量百分比配比，經(jīng)過冶煉和連續(xù)鑄造后得到管坯； [0009](b)在CPE機(jī)組上進(jìn)行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0010] (bl)管坯在環(huán)形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0011] (b2)再經(jīng)過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0012] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進(jìn)行水淬后，在645°C~655°C溫度下進(jìn) 行回火，經(jīng)過后處理后得到成品。
[0013] 進(jìn)一步，在所述的步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經(jīng) 過爐外精煉，再進(jìn)行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經(jīng)過管坯冷卻和精整 后得到管坯；其中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質(zhì)量百分比要求。
[0014] 采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明配比中的各組份作用如下：碳（C):作為鋼種最經(jīng) 濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，通過固溶強(qiáng)化與析出強(qiáng)化提升管體強(qiáng)度，但碳含量增加對沖擊韌性 有負(fù)面影響，所以本發(fā)明含碳量控制在0.22%~0.30% ;錳（Mn):通過固溶強(qiáng)化提高鋼的 強(qiáng)度，并提高鋼的淬透性，通過擴(kuò)大Y相區(qū)，降低鋼的Y-a相變溫度，有助于獲得更細(xì)小 的相變產(chǎn)物，達(dá)到提高鋼的沖擊韌性目的，本發(fā)明錳含量控制在〇. 40%~1. 00%;鉻（Cr): 鉻可以提高鋼的淬透性、以及高溫機(jī)械性能，并具有抗氧化性、耐腐蝕性，但同時(shí)降低鋼的 塑性和韌性。本發(fā)明鉻含量控制在0.30%~0.90%;鉬（Mo):鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高 淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力，還可以抑制由于II類回火脆 性。在較高回火溫度下，形成彌散分布的特殊碳化物，有二次硬化作用。本發(fā)明鉬含量控制 在0.40%~1.00%;鈮（Nb):鈮與碳、氮、氧等都有極強(qiáng)的結(jié)合力，并與之形成相應(yīng)的極為 穩(wěn)定的化合物，細(xì)化晶粒，降低鋼的過熱敏感性與回火脆性，另外能提高鋼的熱強(qiáng)性，本發(fā) 明鈮含量控制在0.02%~0. 10%;釩（V):強(qiáng)碳化物及氮化物形成元素，在a鐵中無限固 溶，固溶于奧氏體中提高鋼的淬透性，并通過細(xì)小的碳化物顆粒的彌散分布，達(dá)到細(xì)化晶粒 的目的，本發(fā)明釩含量控制在〇. 02%~0. 10%。綜上所述，通過提升管體的抗擠強(qiáng)度達(dá)到 抗最高200MPa壓力的能力，通過添加Mo等耐高溫合金元素可以在最高200°C環(huán)境下使用， 管體射孔后膨脹< 4. 5mm，同時(shí)管體橫向半尺寸沖擊韌性（0°C)達(dá)到45J以上，可以保證管 體射孔不開裂。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn) 一步詳細(xì)的說明。
[0016] 實(shí)施例一
[0017] -種射孔槍用無縫鋼管，它的組份和各組份的質(zhì)量百分比如下：
[0018]C:0. 22% ；Si:0. 2% ；Mn:0. 4%；P：0.005 %；S：0.001%；Cr:0. 3%；Nb：0.02 % ； Mo:0. 4%;V:0. 02% ;A1:0. 01%;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，總計(jì)100%。
[0019] 該射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的步驟如下：
[0020] (a)按照各組份和各組份的質(zhì)量百分比配比，經(jīng)過冶煉和連續(xù)鑄造后得到管坯；
[0021] (b)在CPE機(jī)組上進(jìn)行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0022] (bl)管坯在環(huán)形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0023] (b2)再經(jīng)過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0024] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進(jìn)行水淬后，在645°C~655°C溫度下 進(jìn)行回火，經(jīng)過后處理后得到成品。后處理依次包括：溫矯直、超聲探傷、管端磁粉、管端鋸 切、通徑和入庫。
[0025] 在步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經(jīng)過爐外精煉，再 進(jìn)行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經(jīng)過管坯冷卻和精整后得到管坯；其 中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質(zhì)量百分比要求。
[0026] 實(shí)施例二
[0027] 一種射孔槍用無縫鋼管，它的組份和各組份的質(zhì)量百分比如下：
[0028] C:0. 3%；Si:0. 4%；Mn: 1. 0 %；P：0. 012%；S：0. 005%；Cr:0. 9%；Nb：0. 1 % ； Mo:l%;V:0. 1% ;A1:0. 04% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，總計(jì)100%。
[0029] 該射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的步驟如下：
[0030] (a)按照各組份和各組份的質(zhì)量百分比配比，經(jīng)過冶煉和連續(xù)鑄造后得到管坯；
[0031] (b)在CPE機(jī)組上進(jìn)行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0032] (bl)管坯在環(huán)形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0033] (b2)再經(jīng)過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0034] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進(jìn)行水淬后，在645°C~655°C溫度下 進(jìn)行回火，經(jīng)過后處理后得到成品。后處理依次包括：溫矯直、超聲探傷、管端磁粉、管端鋸 切、通徑和入庫。
[0035] 在步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經(jīng)過爐外精煉，再 進(jìn)行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經(jīng)過管坯冷卻和精整后得到管坯；其 中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質(zhì)量百分比要求。
[0036] 實(shí)施例三
[0037] 一種射孔槍用無縫鋼管，它的組份和各組份的質(zhì)量百分比如下：
[0038] C:0. 25% ；Si:0. 3% ；Mn:0. 6%；P：0. 006%,S：0. 002%,Cr:0. 6%；Nb：0. 05% ； Mo:0. 7%;V:0. 06% ;A1:0. 03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，總計(jì)100%。
[0039] 該射孔槍用無縫鋼管的制備工藝的步驟如下：
[0040] (a)按照各組份和各組份的質(zhì)量百分比配比，經(jīng)過冶煉和連續(xù)鑄造后得到管坯；
[0041] (b)在CPE機(jī)組上進(jìn)行無縫鋼管的軋制，步驟如下：
[0042] (bl)管坯在環(huán)形爐中加熱到1280°C~1290°C;
[0043] (b2)再經(jīng)過穿孔、CPE頂管、再加熱和張力減徑成最終尺寸要求后得到鋼管半成 品；
[0044] (c)鋼管半成品再在900°C~920°C溫度下進(jìn)行水淬后，在645°C~655°C溫度下 進(jìn)行回火，經(jīng)過后處理后得到成品。后處理依次包括：溫矯直、超聲探傷、管端磁粉、管端鋸 切、通徑和入庫。
[0045] 在步驟（a)中，采用廢鋼、生鐵和配料首先在電爐里初煉，接著經(jīng)過爐外精煉，再 進(jìn)行鈣處理，然后真空脫氣處理，緊接著弧形連鑄，再經(jīng)過管坯冷卻和精整后得到管坯；其 中，在此過程中確保滿足各組份和各組份的質(zhì)量百分比要求。
[0046] 以上三個(gè)實(shí)施例中制備的射孔槍用無縫鋼管在常溫下各項(xiàng)檢測性能見下表：
[0047]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種射孔槍用無縫鋼管，其特征在于它的組份和各組份的質(zhì)量百分比如下： C:0. 22 % ~0· 3 % ;Si:0. 2 %~0· 4% ;Μη:0· 4% ~1.0 % ;P :0 < P 彡 0· 012 % ;S : 0 < S 彡 0· 005% ;Cr:0. 3%~0· 9% ;Nb :0· 02%~0· 1% ;Μ〇:0· 4%~1% ;V :0· 02%~ 0. 1% ;A1:0. 01%~0. 04% ;其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，總計(jì)100%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種射孔槍用無縫鋼管，射孔槍用無縫鋼管的組份和各組份的質(zhì)量百分比如下：C:0.22%~0.3%；Si:0.2%~0.4%；Mn:0.4%~1.0%；P：0＜P≤0.012%，S：0＜S≤0.005%，Cr:0.3%~0.9%；Nb：0.02%~0.1%；Mo:0.4%~1%；V：0.02%~0.1%；Al:0.01%~0.04%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，總計(jì)100%。本發(fā)明不僅能夠提高管體的抗擠強(qiáng)度，達(dá)到抗200MPa壓力的能力，可以在200℃環(huán)境下使用，并且提高了管體的沖擊韌性，保證了管體射孔不開裂。
【IPC分類】C22C38-26
【公開號】CN104651726
【申請?zhí)枴緾N201510042526
【發(fā)明人】許才斌, 汪勇, 敬磊, 梁旭, 郭照生
【申請人】江蘇常寶鋼管股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月27日