[發明專利]一種高強度可焊接套管及其制造方法

在審

• 申請號: 201710893928.0
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN109576568A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 劉耀恒;許軻;王琍;趙存耀
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/12;C22C38/04;C21D1/18;C21D9/08
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發明公開了一種高強度可焊接套管，其化學元素質量百分比為：C：0.04～0.12％，Si:0.1％～0.5％，Mo：0.1～0.5％，V：0.03～0.12％，Mn：1.2％～2.5％，余量為Fe以及其它不可避免的雜質；其中，所述高強度可焊接套管含有相比例≥80％的貝氏體。此外，本發明還公開了一種上述的高強度可焊接套管的制造方法，包括步驟：(1)冶煉、精煉和鑄造；(2)鍛造或軋制得到管坯；(3)將管坯制成荒管；(4)淬火+回火熱處理：其中淬火溫度為920～1000℃，保溫0.3～1h，再進行快速冷卻，控制平均冷速15～100℃/s，終冷溫度≤200℃。該高強度可焊接套管強度高，韌性好，焊接后性能佳。

技術領域

本發明涉及一種套管及其制造方法，尤其涉及一種可用于石油開采的套管及其制造方法。

背景技術

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過程進行和完井后整個油井的正常運行。傳統的石油套管通常采用螺紋兩兩連接下井，在發生套管變形、螺紋損傷時，連接處極易發生泄漏。

因此，期望獲得一種套管，該套管不再采用螺紋連接，而是采用對接焊方式下井。

然而，采用對接焊方式的套管由于地質條件不同，井下受力狀態復雜，拉、壓、彎、扭應力綜合作用于管體，因而，需要套管本體及焊接部位具有較高的強韌性，以應對復雜的服役工況。

因此，對于焊接下井的套管而言，一方面從合金體系而言，需要限制材料具有較低的焊接裂紋敏感性，以保證焊縫質量。同時，由于焊接過程的影響，常規調質鋼會出現焊接熱影響區性能下降的情況(俗稱焊接軟化)，這是因為常規調質鋼組織通常為回火馬氏體組織，經過焊接過程的重新奧氏體化后，熱影響區組織相對基體發生較大改變所致。

公開號為FR2042909A5，公開日為1971年2月12日，名稱為“Welding verticalwell casing tubes”的法國專利文獻公開了一種用于直井焊接下井的套管，但該專利文獻所公開的技術方案未提及用于焊接下井工況下的套管材料及性能如何設計問題。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種高強度可焊接套管，該高強度可焊接套管強度高，韌性好，適用于套管焊接連接方式下井。

為了達到上述發明的目的，本發明提供了一種高強度可焊接套管，其化學元素質量百分比為：

C：0.04～0.12％，余量為Fe以及其它不可避免的雜質；

其中，所述高強度可焊接套管含有相比例≥80％的貝氏體。

在本發明所述的技術方案中，其他不可避免的雜質元素主要包括P、S和O元素，其中可以控制P≤0.02％，S≤0.008％，O≤0.01％。

本案發明人通過研究發現，通過合理的合金元素搭配，可以得到細化的貝氏體為主的組織，從而一方面使得所述的高強度焊接套管的強度提高到80ksi，另一方面可以使得焊接后的所述高強度焊接套管性能變化也較常規鋼例如馬氏體鋼明顯要小，達到高強韌性與高可焊性的平衡，以滿足套管焊接下井的需要。

本發明所述的高強度可焊接套管中的各化學元素的設計原理如下所述：

C：C有利于提高鋼的強度，但C會強烈提高鋼的焊接裂紋敏感性，同時會提高Ms點，增加鋼形成馬氏體的傾向，因此為了保證鋼的強度及可焊性，并使得貝氏體組織滿足本技術方案的要求，必須限制C在0.04～0.12％。

Si：Si是鋼中由脫氧劑而帶入的元素，其含量超過0.5％時，會顯著增加鋼的冷脆傾向，因此應限制Si含量在0.5％以下，此外為了保證脫氧效果，需要保持Si在0.1％以上。