[發(fā)明專利]一種大厚壁高韌性電阻焊套管用鋼及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010765824.3
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111996447A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃明浩;黃國建;王楊;孔祥磊;張英慧
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/48;C22C38/50;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/00;C21D9/52;C22C33/04;B21B1/46;B21B15/00;B21B37/74
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本發(fā)明公開一種大厚壁高韌性電阻焊套管用鋼及其制造方法，C：0.18％?0.25％，Si：0.10％?0.35％，Mn：1.0％?1.35％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Ti：0.01％?0.03％，Al：0.03％?0.06％，Nb：0.01％?0.03％，Cr：0.30％?0.50％，Ni：0.10％?0.20％，Cu：≤0.20％，N：≤0.005％，其余為Fe和不可避免元素。厚度大于13mm且?10℃沖擊功250J。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大壁厚(＞13mm)高韌性(-10℃沖擊功250J以上)直縫電阻焊石油套管用鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

石油套管是油田最常用的石油專用管材之一，每年的需求量約為80～100萬噸，占石油工業(yè)用鋼的總量的40％以上，是油氣田鉆采作業(yè)中必不可少的施工材料。HFW套管與無縫管相比，具有壁厚均勻、尺寸精度高、射孔性能好、抗擠毀能力強、成本低等顯著優(yōu)勢。ERW套管替代傳統(tǒng)的無縫鋼管是未來發(fā)展趨勢。

未來越來越多的惡劣采油環(huán)境、地質(zhì)條件復雜、埋藏深層油氣的開采等都需要高韌性油井管的開發(fā)。高韌性材料有高的抵抗裂紋擴展的能力，在材料斷裂前允許有更長的裂紋存在，因此提高材料的韌性不但可以防止油井管的脆斷，更重要的是延長油井管的使用壽命。

大壁厚高韌性HFW焊管產(chǎn)品報道較少，只有英國能源部發(fā)布指導性技術(shù)文件規(guī)定壓力鋼管的沖擊功要求為抗拉強度的1/10，如J55抗拉強度517MPa，對應(yīng)0℃沖擊功為51.6J。對于本發(fā)明厚度大于13mm且-10℃沖擊功250J以上油套管用鋼，國內(nèi)外無任何報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種直縫電阻焊石油套管(簡稱/HFW/ERW)用鋼及其制造方法，特別是采用Cr-Ni復合設(shè)計，壁厚＞13mm，-10℃沖擊功250J以上ERW石油套管用鋼及其制造方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是一種大厚壁高韌性電阻焊套管用鋼，其特征在于化學成分按重量百分比如下：C：0.18％-0.25％，Si：0.10％-0.35％，Mn：1.0％-1.35％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Ti：0.01％-0.03％，Al：0.03％-0.06％，Nb：0.01％-0.03％，Cr：0.30％-0.50％，Ni：0.10％-0.20％，Cu：≤0.20％，N：≤0.005％，其余為Fe和不可避免元素。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案C、Mn含量適中，有效保證厚規(guī)格強度，Cr、Ni復合添加提高低溫斷裂韌性。

C：碳屬于固溶元素，主要起固溶強化作用，是保證強度最為有效的元素，可以提高淬透性，提高屈服和抗拉強度，因此，碳含量不宜過低；但是，碳含量的增加對材料低溫斷裂韌性和焊接性不利，所以，碳含量也不能過高，本發(fā)明碳控制在0.18％～0.25％較為適宜。

Si：硅可以起到固溶強化作用，可提高強度，但其含量過高會使鋼的塑性和韌性降低，其最佳范圍是0.10％-0.35％。

Mn：錳為奧氏體形成元素，可以提高鋼的淬透性，錳具有固溶強化作用，還能增加奧氏體穩(wěn)定性，對提高淬透性也有利，有效保證鋼的強度。但錳含量過大，可增加連鑄坯的中心偏析傾向，影響熱軋鋼材的組織均勻性，給焊縫質(zhì)量帶來負面影響，降低沖擊韌性，其最佳范圍是1.0％-1.35％。

P：磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，應(yīng)控制其含量≤0.015％。

S：硫是鋼中有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，對焊接性能也不利，應(yīng)控制其含量≤0.003％。

Al：鋁是常用的脫氧劑，在鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，合適的范圍是0.03％-0.06％。