[發(fā)明專利]500MPa級VN合金化非調(diào)質無縫鋼管及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910070784.4
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN101694250A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉江成;張傳友;章華明;宗衛(wèi)兵;李效華;江勇;周家祥;史慶志;周曉峰
• 申請（專利權）人: 天津鋼管集團股份有限公司
• 主分類號: F16L9/02
• 分類號: F16L9/02;C22C38/24;C22C33/06;C21D8/10
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發(fā)明涉及一種500MPa強度級別釩氮(VN)合金化非調(diào)質無縫鋼管及其制作方法。?

背景技術

鑒于國內(nèi)部分油田的油藏較淺，不需要高鋼級的套管進行鉆井作用，但普通500MPa級別的鋼管強度可以達到要求，韌性很低，使用上安全性不足。鑒于此，特在考慮強度和韌性均滿足用戶要求的情況，開發(fā)了此新鋼種及工藝用來生產(chǎn)有特殊要求的套管。?

原來生產(chǎn)500MPa強度級別鋼管采用的碳錳鋼加釩合金化、軋態(tài)或正火態(tài)交貨的工藝。原鋼種成分范圍如下：C：0.32％～0.36％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.25％～1.45％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr：≤0.30％、V：0.04％～0.08％、N：不做控制。采用此鋼種在煉鋼及軋管工藝上沒有特殊要求，一般采用軋態(tài)交貨。軋態(tài)性能統(tǒng)計情況如下：?

從上表可以看出，在屈服強度達到500MPa和抗拉強度達到700MPa的情況下，對應的橫向沖擊功在20℃的沖擊溫度和10*5mm尺寸下平均只有?14J，剪切比不到20％，折算到全尺寸10*10mm也只有28J。最小的沖擊功只有3J，折算后只有6J，達不到交貨條件。在生產(chǎn)時需要對這些韌性不足的鋼管進行正火熱處理來提高韌性，增加了工藝時間和成本，造成熱處理產(chǎn)能資源的消耗。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種500MPa強度級別釩氮(VN)合金化非調(diào)質無縫鋼管及其制作方法，從而解決采用原鋼種、工藝生產(chǎn)的500MPa級無縫管沖擊韌性低、工藝復雜、成本高的技術難題，達到減少工序、降低成本生產(chǎn)高韌性的500MPa級無縫管的目的。?

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種500MPa強度級別釩氮(VN)合金化非調(diào)質無縫鋼管，該無縫鋼管的化學成分按重量％為：C：0.28％～0.34％、Si：0.32％～0.50％、Mn：1.25％～1.45％、0＜P≤0.020％、0＜S≤0.015％、Cr：0.30％～0.45％、V：0.08％～0.15％、N：0.010％～0.025％，余量為Fe和含量不可去除的痕量元素。?

還提供一種500MPa強度級別釩氮(VN)合金化非調(diào)質無縫鋼管的制作方法，該方法包括以下步驟：?

①煉鋼?

采用有害殘余元素含量低的優(yōu)質廢鋼加海綿鐵或鐵水，配制上述成分要求的各種合金原料，運用電弧爐進行冶煉，通過向鋼水中加入石灰造泡沫渣，充分吸附鋼水中的有害元素P、S，使P、S含量降至最低；使用偏心爐底出鋼，再采用鋼包爐精煉、精確調(diào)整主要合金成分符合要求后，喂入Al絲進行脫氧處理，然后再喂入Si-Ca絲進行夾雜物變形控制。當鋼中含有S時，如果沒有其他與S結合的元素，則優(yōu)先與錳Mn結合生成MnS，因為MnS夾雜為長條形且塑性較好，在后續(xù)的軋制過程中能進一步沿著軋制?方向變形，增大各向異性并降低沖擊韌性。通過加入SiCa絲進行變形處理，Ca可以與MnS和Al₂O₃發(fā)生反應，形成圓球形的鋁酸鈣和硫化鈣夾雜的復合體，并呈彌散分布，且通過喂入SiCa絲也能起到脫硫作用，進一步降低S含量，凈化鋼液。最后再喂入VN合金絲，需采用小流量氬氣進行攪拌并靜置5min，使VN合金均勻化并保留鋼水中的N含量。待溫度為1569～1589℃時進行連鑄鑄成圓坯。?

②軋管?

上述鑄成的圓坯經(jīng)過檢驗，表面質量、幾何尺寸符合要求后被送入到環(huán)形爐中進行加熱，加熱溫度為1230℃～1320℃并保溫2～4小時，然后穿孔機穿孔、高精度限動芯棒連軋機組進行連軋，在連軋后提高傳送輥道速度，保證鋼管入爐前溫度≥650℃，鋼管送入到設定溫度為900～970℃的再加熱爐進行加熱，保溫0.5～1小時后，通過定徑機或者張力剪徑機精確定徑，在冷床上冷卻后，鋸切、冷矯直，最后制出的鋼管經(jīng)過無損探傷和精整工序后送到下道工序；?

③管加工?

檢測性能合格后的鋼管接著進行螺紋加工，測長、稱重、涂漆、噴標等工藝后，制成上述的無縫鋼管；?

④上述制成的鋼管性能為：屈服強度≥500MPa，抗拉強度≥700MPa，延伸率可以達到28％以上，溫度為0℃時縱向全尺寸夏比沖擊吸收功為最小65J，管體截面全壁厚組織為珠光體+鐵素體組織，平均硬度約為HRC18.5。?