[發(fā)明專利]一種CT80級連續(xù)油管用鋼材料及其制造方法

有效

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• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102899581A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李四軍;張振棟;潘文東;王驚雷;董杰;劉相華;周海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司;東北大學(xué)
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/26;B21B37/74
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油管鋼制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CT80級連續(xù)油管用鋼材料及其制造方法。

背景技術(shù)

連續(xù)油管(Coiled?Tubing,簡稱CT)又被稱作撓性油管、盤管或蛇形管，是相對于用螺紋連接下井的常規(guī)油管而言的，是由若干段長度在百米以上的柔性管道通過對焊或斜焊工藝焊接而成的沒有接頭的連續(xù)管，總長度可達(dá)到幾百米或幾千米。最近幾年，國內(nèi)各大油田紛紛引進(jìn)連續(xù)油管進(jìn)行相關(guān)的油田作業(yè)，對CT技術(shù)的依賴性逐漸加大。

連續(xù)油管用鋼最初是以碳鋼為主，由于當(dāng)時(shí)的CT材料的強(qiáng)度不高，且焊縫過多，不能抵抗循環(huán)彎曲和拉力，因而使這種油管的事故較多。雖然碳鋼CT存在某些不足，但因其價(jià)格低廉，現(xiàn)場可焊接，維修方便，所以至今仍用于低鋼級的CT制造中，受到部分油田作業(yè)者的歡迎。隨后采用高強(qiáng)度低合金鋼制造CT，有效改善了CT的性能。在低C-Mn-Si鋼的基礎(chǔ)上添加Nb、V和Mo等其它合金元素，通過微合金化與熱加工工藝相結(jié)合得到理想中的組織，達(dá)到大幅度提高鋼材綜合性能的目的。Mn是連續(xù)油管用鋼控軋控冷中的重要合金元素，它能降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相變溫度（Ar₃），促進(jìn)中溫轉(zhuǎn)變的發(fā)生，從而提高鋼的淬透性；錳元素還可以融入鐵素體基體，起到固溶強(qiáng)化的作用，提高鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。連續(xù)油管用鋼中的另一重要合金元素Mo能有效的降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)化的速率，抑制多邊形鐵素體和珠光體的形核，促進(jìn)具有高位錯密亞結(jié)構(gòu)的針狀鐵素體或微細(xì)結(jié)構(gòu)超低碳貝氏體的形成，從而保證了連續(xù)油管用鋼高強(qiáng)度和高韌性的綜合性能。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，即使在鋼中加入少量微合金化元素，其性能也會產(chǎn)生異乎尋常的變化。在連續(xù)油管用鋼中加入的少量Nb、V、Ti等微合金元素在軋制過程中可以有效的控制損害鋼塑韌性的沉淀相的析出，并且這些微合金元素的碳氮化物析出對材料也產(chǎn)生極好的沉淀強(qiáng)化作用。其中，合金元素Nb是目前公認(rèn)的最重要最典型的微合金元素，由于具有細(xì)晶強(qiáng)化作用和沉淀強(qiáng)化作用，是將晶粒細(xì)化技術(shù)與納米級第二相析出強(qiáng)化技術(shù)相結(jié)合于一身的代表，鈮的作用主要是通過沉淀強(qiáng)化控制奧氏體晶粒尺寸，并在一定程度上細(xì)化其組織，改善鋼的韌性和抗疲勞性能。

目前，國內(nèi)CT80級連續(xù)油管用鋼的微合金元素均含有Nb、V、Ti，其最終產(chǎn)品是經(jīng)軋制后熱處理所得，增加了熱處理工藝，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種CT80級連續(xù)油管用鋼及其制造方法，其中微合金元素中只含有Nb元素，無V和Ti元素，并且采用控軋控冷軋制技術(shù)，無需后續(xù)熱處理工藝直接得到產(chǎn)品，并且具有高屈服強(qiáng)度、高延伸率和高硬度。

本發(fā)明的一種CT80級連續(xù)油管用鋼材料，該鋼的化學(xué)組分按質(zhì)量百分比為碳0.11~0.13%，硅0.30~0.40%，錳0.70~0.90%，鉻0.50~0.60%，鎳≤0.25%，鉬0.13~0.15%，銅0.30~0.40%，鈮0.02~0.04%，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。

其中，CT80級連續(xù)油管用鋼雜質(zhì)中的氮≤0.004%，磷≤0.015%，硫≤0.005%。

加入合金元素的目的是使其在熱加工過程中充分發(fā)揮固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化等作用，從而顯著提高材料的綜合性能。

一種CT80級連續(xù)油管用鋼材料的制造方法，包括以下步驟：

（1）根據(jù)下列化學(xué)組分質(zhì)量百分比進(jìn)行煉鋼：碳0.11~0.13%，硅0.30~0.40%，錳0.70~0.90%，鉻0.50~0.60%，鎳≤0.25%，鉬0.13~0.15%，銅0.30~0.40%，鈮0.02~0.04%，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)；在熔煉過程采用實(shí)芯金屬鈣包芯線進(jìn)行終脫氧，煉鋼溫度為1600~1650℃，經(jīng)電爐、轉(zhuǎn)爐熔煉，鑄造成80mm厚鋼坯；

（2）形成鑄錠后進(jìn)行控軋控冷軋制，前三道次進(jìn)行粗軋工藝，從80mm軋制至31mm；后六道次進(jìn)行精軋，從31mm軋制至4.5mm；粗軋開軋溫度為1050~1150℃，精軋開軋溫度為900~950℃，終軋溫度為830~880℃，終冷溫度為550~600℃，冷卻速度為16~18℃/s。

其中，控軋控冷實(shí)驗(yàn)的壓下規(guī)程如表1。

表1?