[發明專利]一種高強度直縫焊石油套管鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 200610028251.6
• 申請日: 2006-06-28
• 公開（公告）號: CN101096737A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 殷光虹;陸明和;楊峰
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C38/14;C21D8/00;B21B37/74
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司
• 代理人: 張勁風

技術領域：本發明涉及一種石油套管鋼的制造方法，特別涉及一種高強度直縫焊石油套管鋼的制造方法，套管鋼強度可達APIN80鋼級。

背景技術：API標準規定，可以用無縫管和直縫焊管制造石油套管。就直縫焊套管而言，傳統的生產工藝是：根據套管性能的需要，設計合適的化學成分；冶煉并軋成熱軋板卷；將板卷通過成型和直縫電阻焊方式制成管料；對鋼管焊縫或鋼管整體進行熱處理；并對管端進行適當的螺紋加工，最終生產出合格的石油套管。

就N80鋼級石油套管而言，標準規定：管體的屈服強度在552～758MPa之間，抗拉強度≥689MPa。

如果制管成型后，僅對焊縫進行在線熱處理，那么提供的熱軋板卷性能就應該達到上述標準規定。但考慮到制管成形后，由于加工硬化的作用，管體性能與板卷性能相比，屈服強度會有所提高，抗拉強度基本不變，因此提供的板卷屈服強度應該控制在600MPa左右，抗拉強度應該控制在750MPa以上。

為得到這種高抗拉強度熱軋板卷，并適當控制其屈服強度，從成分設計角度考慮，應采用較高碳當量的碳錳鋼。但是對于焊管生產而言，除了需要對板卷邊部進行電感應加熱熔化后擠壓焊接外，還需對兩板卷頭尾之間進行CO2氣體保護焊，以便實現多卷連續生產。因此，從焊接角度出發，必須對板卷的碳當量有所限制。為了能很好的進行板卷頭尾對焊，一般都將板卷的碳當量控制在0.40以下。為了在較低碳當量下得到較高強度，本發明將在材料中加入合金元素解決這個問題。

另外，熱軋板卷一般軋后應在500～600℃左右卷取。在500℃以下較低溫度卷取，由于板卷強度較高，對卷取機設備影響較大，因此在生產強度較高的板卷時，應適當提高卷取溫度。然而，在600℃以上較高溫度卷取后，在自然冷卻的條件下，相當于對板卷進行長期退火處理，這時板卷外圈的退火冷卻速度要大大高于板卷內部。對于N80鋼級這種高強鋼而言，如果材料中只含有碳、錳元素，板卷內部由于退火冷卻速度較慢，強度將會有較大降低。嚴重時，板卷內外強度差會達到100MPa以上，嚴重影響制管后鋼管性能的均勻性。因此本發明通過加入合適的合金元素，以保證板卷性能的均勻性。

目前國外生產電阻焊(ERW)N80套管有兩種方式：一種是以美國Lone?Star鋼鐵公司和日本鋼管公司及日本神戶鋼鐵公司為代表的焊后整體熱處理方式，另一種是以日本新日鐵和日本鋼管及神戶制鋼為代表的焊后焊縫熱處理方式。

各廠家用焊后焊縫熱處理方式生產的ERW?N80套管成分設計見表1。

表1?ERW?N80石油套管化學成分％