[發明專利]含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法

無效

• 申請號: 201310409403.7
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103451544A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張行剛;劉金;賀景春;馬愛清;石曉霞;陳鎮方;姜海龍
• 申請（專利權）人: 內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 張少華

技術領域

本發明涉及一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法，屬于冶金行業深井用無縫鋼管生產領域。

背景技術

隨著石油工業的發展，油井管下井深度越來越深，所需鋼級越來越高。深超深井用套管服役的地質條件極其惡劣，套管要承受很大的內外壓力和軸向載荷，因高強度套管的韌性不足引起的事故頻繁，而超深井用石油套管要求高強度高韌性，對材料的綜合性能有嚴格的要求，因此需要加入大量的合金元素特別是Cr、Mo元素，極大增加了石油套管的成本，硼的價格便宜，鋼中加入少量的硼能顯著提高鋼的淬透性，可以等效于一定量的Cr、Mo等合金元素，硼能強化晶界提高鋼的熱強性及持久強度，在提高強度的同時還能保持鋼的韌性。超深井用石油套管不僅要具有很高的強度、韌性，還要有較好的耐腐蝕性、耐低溫性、抗擠毀等各種苛刻的條件，這樣對鋼管的綜合性能提出了更高的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管及生產方法，利用硼提高淬透性強化晶界提高鋼的熱強性及持久強度的特征及其它合金元素冶煉具有高強高韌性的特點，使生產的石油套管具有優良的綜合力學性能，達到屈服強度：996Mpa-1100Mpa；抗拉強度：≥1034Mpa；延伸率≥16%；沖擊韌性：全尺寸縱向沖擊功≥80j，全尺寸橫向沖擊功≥60j。

本發明的目的是通過如下措施來實現：

一種含硼深井超深井用140ksi鋼級石油套管，石油套管材質的化學成分質量百分比含量為：C0.20-0.25%；Si0.17-0.37；Mn0.5-0.8%；P≤0.015%；S≤0.005%；Cr0.5-1.0%；Mo0.5-0.8%；V0.10-0.15%；B0.002-0.004%其余為Fe和不可避免雜質，共計質量分數為100％。

因為其強度范圍很窄，因此要嚴格控制化學成分范圍，降低C含量是提高鋼韌性最有效最經濟的手段，要將C含量控制在0.25以下，但C含量的降低對強度、淬透性等有較大影響，可以通過合金元素來彌補，Mo和V元素能夠提高鋼的回火抗力，而V還能細化晶粒同時與N結合減小N對材料韌性的破壞。兩者在提高強度同時對韌性也有提高，特別是橫向沖擊韌性的提高有好處，B能提高鋼的淬透性并強化晶界提高熱強性和持久強度。

本發明的石油套管的生產方法如下：

煉鋼工藝：鐵水預處理→轉爐冶煉→LF爐精煉→VD真空處理→圓坯連鑄，要保證鋼的純凈度，對鐵水進行預處理，采用硅錳、錳鐵、鉻鐵進行脫氧合金化，終脫氧采用鋁質合金，LF爐根據轉爐鋼水成分及溫度進行造渣脫硫，VD前加硼鐵，VD后喂入硅鈣線，對夾雜物進行變性處理，將鈣硫比控制在0.6-1.2之間，軟吹時間15分鐘以上，軟吹后靜止5分鐘以上，讓夾雜物充分上浮。

軋制工藝流程：軋制管坯加熱→穿孔→連軋→張減徑→冷床→熱處理→矯直→探傷。工藝利用目前世界上最先進的PQF連軋管機組，管坯加熱溫度：1250℃-1300℃，穿孔溫度：1250℃-1280℃，軋管溫度：1070℃-1170℃，張減徑溫度：850℃-900℃。

熱處理工藝流程：熱處理制度為淬火+回火的調質工藝，嚴格控制爐溫、保證加熱穩定性和冷卻水流量，淬火加熱溫度：880℃-950℃，保溫時間：50min，回火溫度：600℃-660℃，保溫時間：80min。保證矯直溫度≥480℃。

本發明具有如下優點：

本發明為深井超深井用非API140ksi鋼級石油套管，通過微量B加入提高鋼的淬透性強化晶界提高鋼的熱強性耐持久性，還能替代少量的Cr、Mo合金從而節約鋼材成本，套管能夠達到6000m下井深度時的各項力學性能要求，在達到高強度的同時材料韌性也得到提高，特別是橫向沖擊韌性得到提高，其附加值也非常高。

具體實施方式

以下結合實例對本發明作詳細說明。