[發(fā)明專利]一種高強度高韌性石油套管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310150588.4
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103194693A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 畢宗岳;李周波;張峰;張錦剛;何石磊;王軍;韋奉;李遠征;王濤;王亮;黨濤;白鶴;唐俊;蘇琬
• 申請（專利權(quán)）人: 寶雞石油鋼管有限責任公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C21D8/10;E21B17/01
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高強度直縫焊接石油套管及其制造方法，具體涉及一種采用新型生產(chǎn)工藝的Q125鋼級SEW石油套管及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著各油田采油條件越來越惡劣，特別是深井、超深井等開發(fā)量加大，油氣田對油井管的性能要求亦越來越高，高強度套管的需求量也在加大；同時，油氣開采和鉆探的成本直線增加，管材的價值占開采成本的60％以上。因而，開發(fā)經(jīng)濟型高強度石油套管具有重要經(jīng)濟意義。在API標準規(guī)范中，Q125鋼級的石油套管橫向沖擊功僅需要達到26J；在實際應用中易發(fā)生失效等事故。故開發(fā)比API標準要求更高沖擊功的石油套管產(chǎn)品具有重要意義。

目前高強度石油套管主要采用無縫鋼管制造工藝，采用調(diào)質(zhì)熱處理方法達到所需要的強度級別，普遍添加較多的貴重Cr、Mo、V等合金元素，增加了原料成本；同時無縫管成型采用穿孔成型，控制難度大，管體尺寸精度相對較差，壁厚均勻度的控制精度極限為±5％。而SEW石油套管具有以下優(yōu)勢：首先，熱軋卷板生產(chǎn)過程中采用TMCP工藝，細化了卷板的原奧氏體晶粒，減少了貴重Cr、Mo、V等合金元素使用量，降低了原料成本。其次，采用熱軋卷板為原料，其壁厚公差可以控制在±1.5％以內(nèi)；相比同規(guī)格、相同重量的套管，萬米進尺套管鋼材用量比無縫鋼管降低5～10％。

制約具有高強度高韌性石油套管制造的主要難點有材料化學成分、超細晶粒工藝控制、熱處理工藝及套管幾何尺寸精度等；采用高頻焊接(HFW)、焊縫在線熱處理、熱張力減徑工藝和全管體熱處理工藝組合的SEW套管生產(chǎn)工藝，繼承了HFW石油套管組織細小、尺寸精度高、強韌性高及產(chǎn)品成材率高等特點；同時引進了無縫管生產(chǎn)中應用的熱張力減徑工藝，優(yōu)化了焊縫區(qū)域的組織和性能。SEW套管生產(chǎn)工藝的特點，克服了高強度高韌性石油套管生產(chǎn)中存在的技術(shù)難點，非常有利于高強度高韌性套管產(chǎn)品的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種高強度高韌性石油套管及其制造方法，該石油套管適用于深井、超深井的石油套管管柱。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的Q125鋼級套管采用高尺寸精度的TMCP熱軋卷板，其化學成分為C：0.18～0.30；Si：0.10～0.35；Mn：1.00～1.30；P：≤0.018；S：≤0.008；Cr：0.20～1.20；Mo：0.20～0.55；Ni：0.10～0.65；B：0.0010～0.0015；Nb+V+Ti≤0.08，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明同時提供了其制造方法，其采用以下的主要技術(shù)方案，包括以下步驟：

(1)依據(jù)設計成分委托鋼廠，鋼水經(jīng)過預處理、冶煉、爐外精煉和真空脫氣后，再采用TMCP(Thermal?Mechanical?Control?Processing)熱軋工藝、層流冷卻、卷板制成高尺寸精度卷板；

(2)以高精度TMCP熱軋卷板為原料，將鋼帶經(jīng)縱剪、鋼帶超聲波檢測、銑邊后采用FFX(Flexible?Forming?Excellent)冷彎成型方法及HFW(High?Frequency?Welding)焊接成直縫管坯；焊后及時進行焊縫內(nèi)、外毛刺的修整，使焊道與管體內(nèi)、外表面齊平、光滑；

(3)采用中頻感應加熱，對焊縫進行900℃-960℃在線退火熱處理；

(4)采用中頻感應加熱，將HFW管坯以20～50℃/s的加熱速率快速加熱至900～1020℃，進行管坯熱張力減徑；

(5)采用淬火爐和回火爐，對熱張力減徑后管坯進行調(diào)質(zhì)熱處理，以獲得標準要求的機械性能，其工藝為淬火爐800～950℃，保溫40～100min后進行水淬，回火爐480℃～650℃，保溫時間40～120min；

(6)回火熱處理后將管坯進行0.1-0.2％熱定徑；

(7)對熱定徑后管坯進行熱矯直處理，熱矯直溫度在420℃～550℃；

(8)對熱處理后管坯進行無損探傷；

(9)經(jīng)檢測合格后，對管坯進行螺紋加工及檢驗，最終形成成品石油套管。

所述的Q125鋼級石油套管，具有強度高、塑韌性好，均勻變形好；改善了焊縫組織，細化焊縫晶粒(晶粒度≥10級)，實現(xiàn)焊縫與母材組織性能均勻一致。