[發明專利]一種大口徑管束外承載管用鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202210351233.0
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114737120B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 任毅;張帥;王爽;高紅;徐海健;付成哲;姚震
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/12;C22C38/14;C21D8/02
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本發明提供了一種大口徑管束外承載管用鋼及其制備方法，該鋼的成分按重量百分比計如下：C：0.12％～0.16％、Si：0.20％～0.40％、Mn：1.20％～1.40％、P：0.015％以下、S：0.01％以下、Al：0.01％～0.055％、Nb：0.005％～0.025％、Ti：0.005％～0.015％、V：0.03％～0.05％，N：0.0010％～0.0040％，且鋼中Ca/S≥1.8；余量由Fe及不可避免的雜質構成；制備方法，包括冶煉、連鑄、加熱、軋制；應用本發明所制備大壁厚管束外承載管強韌性能匹配良好，在線控冷后無需回火熱處理，提高生產效率的同時，節約了生產成本，易實現工業化批量生產。

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，尤其涉及一種大口徑管束外承載管用鋼及其生產制備方法。

背景技術

隨著環保意識的提高，對干凈能源需求的呼聲不斷高漲，石油、天然氣作為最干凈的能源之一，其開發利用也越來越受到世界各國的重視。由于陸地資源的有限，海底油氣資源的開采量逐年遞增，在中國近海開發的油田中，原油多具高粘、高凝、高含蠟的特性，故多采用熱油管道輸送工藝。而管束能提供經濟優質的保溫性能，適應輸送工藝需要。目前中國近海開發的油田多處淺海(水深小于200米)水域，油田距岸相對較近，油田內部平臺之間或平臺與單點系泊之間，往往都需要有多根油、氣、水海底管線和電纜，采用管束作法很有優勢，可以一次完成多根管的設計及海上安裝。管束系統是指兩根或兩根以上的管線匯集在一起，如同一根管道一樣來預制和安裝。在這一背景下，一種大口徑管束外承載管用鋼具有很高的研究價值。管束系統在世界上的應用，已超過20年，應用最多的是在北海和墨西哥灣。1980年在北海設計安裝了第一個管束系統，海上安裝采用控制深度拖管法(CDTM)，承載管外徑12.75英寸，總長度僅800米。隨后在北海和墨西哥灣以及世界各地設計和安裝了許多不同尺度的管束系統，其復雜度、總長度和內置管線數量以及水深都迅速增長，到目前已超過80個。隨著管束應用的發展，管束向著大壁厚、大口徑方向發展，目前設計安裝的最大尺度管束，外套管外徑達到50英寸，壁厚已達35mm。我國尚未開展大口徑管束外承載管用鋼的研發工作，現在我國淺海海底油田都在用油套管用鋼來代替管束外承載管用鋼。但油套管通常比較薄，常采用熱軋帶鋼生產，與中厚板還存在強韌性能匹配較差，厚度規格偏薄，高溫蠕變等諸多問題。此外，現階段開發出的套管用鋼主要以熱軋卷板為主規格為主，厚度在12～23mm之間，23mm以上厚度規格的套管用鋼鋼板還未見報道。

我國未來將新建多座深海油氣田，大口徑管束外承載管用鋼的需求量預計高達30萬噸。國外開發出管束外承載管用鋼，顯著提高了海底油氣采輸效率且成本低，但在我國尚屬空白，成為海底油氣自主保障的潛在威脅。大壁厚大口徑管束外承載管用鋼，采用中厚板工藝生產，直縫埋弧焊工藝制管，要求低溫沖擊韌性優異，且無高溫蠕變現象，屈服強度在熱影響區穩定，沒有明顯的軟化和脆化現象，與套管用鋼有明顯的區別。

目前，國內外對管束外承載管用鋼有一些研究，經檢索發現了部分專利和文獻，但其所記載的內容與本發明技術方案所述成分、生產方法、高溫蠕變、屈服強度在熱影響區穩定、低溫韌性等方面存在明顯不足。

相關專利1：《一種2250mm產線制備H40石油套管用鋼及其制備方法》(CN201911408022.0)僅提供了口徑小于711mm，厚度規格覆蓋到3-19mm之間的油氣管道工程中套管用熱軋卷板及其制備方法，沒有高溫性能指標，不符合中厚板制造工藝。

相關專利2：《一種大厚壁高韌性電阻焊套管用鋼及其制造方法》(CN202010765824.3)提供了鋼壁厚＞13mm，大厚壁高韌性電阻焊套管用鋼的制造方法，電阻焊用材也是熱軋卷板，口徑小于711mm，厚度小于23mm，沒有高溫性能指標，不符合中厚板制造工藝。

相關專利3：《一種Cr微合金化石油套管用鋼及其制造方法》(CN201710990236.8)提供了一種高強度石油套管用鋼及其制備方法，通過加入一定的Cr含量如0.40-0.50％，來滿足對鋼管強度的要求，并在一定程度上增加鋼的耐腐蝕性，所用材料為熱軋卷板，沒有高溫性能指標，不符合中厚板制造工藝。