專利名稱：一種110ksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油管線用鋼及生產(chǎn)方法，具體地指IlOksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
油套管是石油天然氣勘探、開(kāi)采所需要的重要原材料之一。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)石油、天然氣等能源依存度的增加，世界范圍內(nèi)對(duì)油套管的需求量也越來(lái)越大。油套管可以采用無(wú)縫鋼管和熱軋鋼帶ERW焊接兩種制造技術(shù)生產(chǎn)。ERW鋼管因其壁厚均勻、圓整度高、制造成本低等優(yōu)勢(shì)而在國(guó)際上得到廣泛關(guān)注，如北美ERW鋼管應(yīng)用比例已達(dá)到50%以上。然而，目前的ERW鋼管，其存在的問(wèn)題是成分復(fù)雜，添加微合金元素 較多，導(dǎo)致工藝難以控制，且成本高，還有耐高溫性能差，即在工作環(huán)境溫度高于150°C后，導(dǎo)致鋼管壁的強(qiáng)度下降劇烈，無(wú)法滿足工況使用要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，有一種制備高強(qiáng)度ERW石油套管的方法，其是直接采用高強(qiáng)度的熱軋鋼帶進(jìn)行制管，然后僅對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理以滿足API的要求。其對(duì)于PllO級(jí)的ERW石油套管則不適用，如若直接采用IlOksi級(jí)別的鋼帶進(jìn)行制管，由于其強(qiáng)度級(jí)別高，將會(huì)給鋼帶以及制管的生產(chǎn)設(shè)備和工藝實(shí)現(xiàn)帶來(lái)極大難度。經(jīng)初步檢索，中國(guó)專利號(hào)為CN200710045336. X的專利文獻(xiàn)，其公開(kāi)了一種IlOksi鋼級(jí)直縫焊石油套管用鋼、套管及制造方法，其化學(xué)成分重量百分比為c :0. 15 O. 4、Si O. I O. 8、Mn 0. 5 I. 8、Al 0. 01 O. 08、Mo 0. I O. 8、V 0. 01 O. 1，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。該方法為實(shí)現(xiàn)鋼管目標(biāo)強(qiáng)度主要采用添加貴重Mo元素的方法，這勢(shì)必造成制造成本過(guò)高，不具有工業(yè)化大生產(chǎn)所追求的經(jīng)濟(jì)性原則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的微合金元素添加較多，導(dǎo)致成本高，且高溫?zé)岱€(wěn)定性能差的不足，提供一種在滿足強(qiáng)度要求的前提下，合金成分簡(jiǎn)單，兼具高溫?zé)岱€(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的IlOksi級(jí)ERW石油套管的鋼帶及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的措施
一種IlOksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶，其化學(xué)成分按重量百分比為C:0. 14 O. 22%，Si 0. 13 O. 35%, Mn 0. 3 I. 2%, Cr 0. I I. 0%, Mo 0. 10 O. 40%, P 彡 O. 018%,S彡O. 010%，其余為Fe及不可避免的夾雜元素；并滿足碳當(dāng)量Ceq(%)=C+Mn/6+(Mo+Cr+V)/5+(Ni+Cu)/15 彡 O. 35 O. 60%。生產(chǎn)一種IlOksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶的方法，其步驟
1)冶煉并連鑄成還;
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在116(Tl280°C；
3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在76(T870°C；
4)采用水冷，控制冷卻速度不低于10°C/S ；5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在48(T680°C;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在46(T500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在52(T650MPa，延伸率A5ttam在20 35% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，控制淬火溫度在81(T950°C，并保溫3(T55min；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，控制回火溫度在53(T700°C，并保溫3(T65min。本發(fā)明中各元素的作用及限定量的理由
C :c為碳化物形成元素，可以有效地提高鋼的強(qiáng)度，其含量過(guò)低時(shí)對(duì)強(qiáng)度的作用不明顯，含量太高時(shí)會(huì)大大降低鋼的焊接性能，因此，C的含量控制為O. iro. 22%。Si =Si主要以固溶強(qiáng)化形勢(shì)提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)也是鋼種的脫氧元素，但含量低于O. 13%則效果不明顯，高于O. 35%則會(huì)引起韌性惡化，因此，Si的含量控制為
O.13 O. 35%。Mn =Mn能固溶于鐵素體與奧氏體中，是鋼種重要的固溶強(qiáng)化元素，但含量低于
O.3%時(shí)效果不明顯，高于I. 3%時(shí)則會(huì)導(dǎo)致鋼中偏析嚴(yán)重，影響焊接性能，因此，Mn的含量控制為O. 3 I. 2%οCr =Cr能后有效地提高鋼的淬透性和強(qiáng)度，適量的Cr能提高鋼的耐腐蝕性能，但Cr過(guò)高則會(huì)損害鋼的韌性和焊接性能，因此，Cr含量控制在O. Γ1. 0%。Mo =Mo主要通過(guò)碳化物和固溶強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度及回火穩(wěn)定性，含量過(guò)高則會(huì)損傷鋼的焊接性能，因此，Mo含量控制在O. 1(Γθ. 40%。P、S Ρ在鋼中容易造成偏析、降低鋼的低溫韌性和惡化焊接性能，S容易與Mn形成MnS夾雜，影響鋼的韌性。因此，本發(fā)明應(yīng)盡量減少P、S的含量以減少其對(duì)鋼性能的不利影響，P的含量控制為P彡O. 018%，S的含量控制為S彡O. 010%ο同時(shí)還控制碳當(dāng)量Ceq(%)在O. 35、. 60%，以保證發(fā)明鋼具有良好的焊接性能。本發(fā)明的工藝特點(diǎn)先在較低強(qiáng)度下用鋼帶采用ERW工藝制成套管，再對(duì)套管在81(T950°C進(jìn)行淬火，并保溫3(T55min ;然后在530 700°C進(jìn)行回火處理，并保溫3(T65min，以使其強(qiáng)度等力學(xué)性能滿足要求。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，成分簡(jiǎn)單，成本低，耐高溫性能好，制備IlOksi級(jí)別的鋼帶制管容易，制備的石油套管屈服強(qiáng)度在Rta5 812 897MPa，抗拉強(qiáng)度匕在910 102010^，延伸率A5tl■在2(Γ35%，使用環(huán)境溫度由原來(lái)的不高于150°C提高到至少300°C，屈服強(qiáng)度Rta5下降比率不超過(guò)5%，各項(xiàng)性能優(yōu)于API相關(guān)要求。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述
實(shí)施例I
本實(shí)施例鋼的化學(xué)成分重量百分比含量為C :0. 14%、Si :0. 19%、Mn :0. 50%、P :0. 011%、S :0. 004%、Cr :0. 82%、Mo :0. 22%，余量為Fe及不可避免的夾雜元素；碳當(dāng)量Ceq :0. 43%。生產(chǎn)步驟
1)冶煉并連鑄成還;
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在1175 1185°C；
3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在76(T765°C；4)采用水冷，控制冷卻速度不低于irC/S ;
5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在545 550°C ;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在487MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在595MPa，延伸率A5tlnm在27% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，淬火溫度為895 905°C，并保溫55min ；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，控制回火溫度在605飛15°C，并保溫50min。經(jīng)檢測(cè)，所制得的IlOksi級(jí)石油套管的屈服強(qiáng)度Rta5為832MPa，抗拉強(qiáng)度Rni為925MPa，延伸率A5ttam為28. 5%，經(jīng)在300°C試驗(yàn)環(huán)境溫度下的試驗(yàn)，其屈服強(qiáng)度Rta5為790MPa，優(yōu)于API中的性能要求。 實(shí)施例2
本實(shí)施例鋼的化學(xué)成分重量百分比含量為C :0. 22%,Si :0. 31%、Mn :0. 6%、P :0. 006%,S O. 009%、Cr 1. 0%、Mo :0. 1%，余量為Fe及不可避免的夾雜元素；碳當(dāng)量Ceq :0. 54%。生產(chǎn)步驟
1)冶煉并連鑄成還;
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在1195 1205°C；
3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在77(T780°C；
4)采用水冷，控制冷卻速度不低于12°C/S ；
5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在575 585°C ;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在492MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在613MPa，延伸率A5tlnm在23% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，淬火溫度為915 925°C，并保溫50min；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，控制回火溫度在625飛35°C，并保溫45min。經(jīng)檢測(cè)，所制得的IlOksi級(jí)石油套管的屈服強(qiáng)度Rta5為859MPa，抗拉強(qiáng)度^為967MPa，延伸率A5ttam為25. 5%，經(jīng)在300°C試驗(yàn)環(huán)境溫度下的試驗(yàn)，其屈服強(qiáng)度Rta5為811MPa，優(yōu)于API中的性能要求。實(shí)施例3
本實(shí)施例鋼的化學(xué)成分重量百分比含量為C :0. 17%,Si :0. 13%、Mn :1. 2%、P :0. 015%、S O. 003%、Cr 0. 77%、Mo :0. 17%，余量為Fe及不可避免的夾雜元素；碳當(dāng)量Ceq :0. 56%。生產(chǎn)步驟
1)冶煉并連鑄成還;
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在1215 1225°C；
3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在785 795°C；
4)采用水冷，控制冷卻速度不低于10.50C /S ；
5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在525 535°C ;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在480MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在630MPa，延伸率A5ttam在24% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，淬火溫度為90(T910°C，并保溫45min；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，控制回火溫度在645 655°C，并保溫40min。經(jīng)檢測(cè)，所制得的IlOksi級(jí)石油套管的屈服強(qiáng)度Rta5為866MPa，抗拉強(qiáng)度Rni為958MPa，延伸率A5ttam為24. 5%，經(jīng)在300°C試驗(yàn)環(huán)境溫度下的試驗(yàn)，其屈服強(qiáng)度Rta5為824MPa，優(yōu)于API中的性能要求。實(shí)施例4
本實(shí)施例鋼的化學(xué)成分重量百分比含量為C :0. 19%、Si :0. 35%、Mn :1. 1%、P :0. 009%、S O. 002%、Cr 0. 63%、Mo :0. 19%，余量為Fe及不可避免的夾雜元素；碳當(dāng)量Ceq :0. 54%。生產(chǎn)步驟
1)冶煉并連鑄成還;
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在116(Tll70°C； 3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在805 815°C；
4)采用水冷，控制冷卻速度不低于18°C/S ；
5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在54(T550°C;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在476MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在610MPa，延伸率A5tlnm在25% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，淬火溫度為885 895°C，并保溫55min ；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，控制回火溫度在575 585°C，并保溫55min。經(jīng)檢測(cè)，所制得的IlOksi級(jí)石油套管的屈服強(qiáng)度Rta5為848MPa，抗拉強(qiáng)度Rni為949MPa，延伸率A5tlmm為26%，經(jīng)在300°C試驗(yàn)環(huán)境溫度下的試驗(yàn)，其屈服強(qiáng)度Rta 5為806MPa，優(yōu)于API中的性能要求。實(shí)施例5
本實(shí)施例鋼的化學(xué)成分重量百分比含量為C :0. 20%、Si :0. 29%、Mn :0. 3%、P :0. 008%、S O. 005%、Cr 0. 10%、Mo :0. 40%，余量為Fe及不可避免的夾雜元素；碳當(dāng)量Ceq :0. 35%。生產(chǎn)步驟
1)冶煉并連鑄成還;
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在1225 1235°C；
3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在795 805°C；
4)采用水冷，控制冷卻速度不低于16°C/S ；
5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在585 595°C ;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在483MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在579MPa，延伸率A5tlnm在25% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，淬火溫度為925 935°C，并保溫40min ；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，回火溫度在605飛15°C，并保溫50min.
經(jīng)檢測(cè)，所制得的IlOksi級(jí)石油套管的屈服強(qiáng)度Rta5S 889MPa，抗拉強(qiáng)度RmS995MPa，延伸率A5tlmm為26%，經(jīng)在300°C試驗(yàn)環(huán)境溫度下的試驗(yàn)，其屈服強(qiáng)度Rta 5為847MPa，優(yōu)于API中的性能要求。實(shí)施例6
本實(shí)施例鋼的化學(xué)成分重量百分比含量為C :0. 18%,Si :0. 21%、Mn :0. 8%、P :0. 013%、S O. 008%、Cr 0. 31%、Mo :0. 25%，余量為Fe及不可避免的夾雜元素；碳當(dāng)量Ceq :0. 43%。生產(chǎn)步驟I)冶煉并連鑄成坯；
2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在124(Tl250°C ；3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在825 835°C；
4)采用水冷，控制冷卻速度不低于13.50C /S ；
5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在545 555°C ;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在492MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在629MPa,延伸率A50nm在24. 5% ；
6)采用ERW工藝制成套管；
7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，淬火溫度為915 925°C，并保溫45min；
8)對(duì)套管進(jìn)行回火，回火溫度在575 585°C，并保溫55min。經(jīng)檢測(cè)，所制得的IlOksi級(jí)石油套管的屈服強(qiáng)度Rta5為855MPa，抗拉強(qiáng)度Rm為967MPa，延伸率A5tlmm為26%，經(jīng)在300°C試驗(yàn)環(huán)境溫度下的試驗(yàn)，其屈服強(qiáng)度Rta 5為813MPa，優(yōu)于API中的性能要求。 上述實(shí)施例僅為最佳例舉，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。
權(quán)利要求
1.一種IlOksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶，其化學(xué)成分按重量百分比含量為C:0. 14 O.22%, Si :0. 13 O. 35%, Mn :0. 3 I. 2%, Cr :0. I I. 0%，Mo :0. 10 O. 40%，P 彡 O. 018%,S^O. 010%，其余為Fe及不可避免的夾雜元素；并滿足碳當(dāng)量Ceq(%)=C+Mn/6+(Mo+Cr+V)/5+(Ni+Cu)/15 彡 O. 35 O. 60%。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求I所述的一種IlOksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶的方法，其步驟 1)冶煉并連鑄成還; 2)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度控制在116(Tl280°C； 3)進(jìn)行軋制，控制精軋終軋溫度在76(T870°C； 4)采用水冷，控制冷卻速度不低于10°C/S ； 5)進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在48(T680°C;并控制鋼帶的屈服強(qiáng)度Rta5在46(T500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在52(T650MPa，延伸率A5ttam在20 35% ； 6)采用ERW工藝制成套管； 7)對(duì)套管進(jìn)行淬火，控制淬火溫度在81(T950°C，并保溫3(T55min； 8)對(duì)套管進(jìn)行回火，控制回火溫度在53(T700°C，并保溫3(T65min。
全文摘要
一種110ksi級(jí)ERW石油套管用鋼帶，其化學(xué)成分按wt%為C0.14～0.22%，Si0.13～0.35%，Mn0.3～1.2%，Cr0.1～1.0%，Mo0.10～0.40%，P≤0.018%，S≤0.010%；生產(chǎn)步驟冶煉并連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱；軋制；水冷；卷?。挥肊RW工藝制成套管；對(duì)套管淬火；回火。本發(fā)明成分簡(jiǎn)單，成本低，耐高溫性能好，制管容易且屈服強(qiáng)度在Rt0.5812~897MPa，抗拉強(qiáng)度Rm在910~1020MPa，延伸率A50mm在20~35%，使用環(huán)境溫度由原來(lái)的不高于150℃提高到至少300℃，屈服強(qiáng)度Rt0.5下降比率不超過(guò)5%，各項(xiàng)性能優(yōu)于API相關(guān)要求。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102936687SQ201210419329
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者崔雷, 孔君華, 李利巍, 楊海林, 杜明, 胡晟藍(lán), 劉小國(guó), 徐進(jìn)橋, 王孟 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司