[發(fā)明專利]一種提高中碳ERW石油套管用鋼沖擊韌性的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211716331.6
• 申請(qǐng)日: 2022-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN115874107A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少炳;武利平;宿成;盧曉禹;黃利;袁曉鳴;楊雄;李鵬;馮海濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 包頭鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C33/04
• 分類號(hào): C22C33/04;C21C7/064;C21D8/02;C21C5/28;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 北京律遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11574
• 代理人: 全成哲

本發(fā)明公開了一種提高中碳ERW石油套管用鋼沖擊韌性的方法，鋼帶采用中C成分，通過(guò)控制硫化物夾雜尺寸和含量，降低MnS夾雜物對(duì)沖擊韌性的影響；優(yōu)化軋制道道次，增加中間坯厚度和精軋壓下率，降低帶狀組織，顯著提高沖擊韌性，有效解決該鋼種行業(yè)公認(rèn)的沖擊韌性低難題。同時(shí)通過(guò)提高C含量減少合金量降低成本，實(shí)現(xiàn)降本增效，可以很好的在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高中碳ERW石油套管用鋼沖擊韌性的方法。

背景技術(shù)

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，在鉆井過(guò)程中起到固定石油和天然氣油井壁或井孔的作用，以保證鉆井過(guò)程和完井后整個(gè)油井的正常運(yùn)行，是維持油井運(yùn)行的生命線。石油套管按生產(chǎn)工藝分為無(wú)縫石油套管和電阻焊管(ERW)石油套管，電阻焊管采用熱軋鋼帶為原料，相較無(wú)縫管具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量控制好、尺寸精度高、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。

目前電阻焊管(ERW)石油套管用鋼主要為J55級(jí)，J55鋼帶一般采用低碳鋼，C含量為0.20％，結(jié)合Nb、Ti等合金化。隨著石油供需格局改變，石油低成本勘探開發(fā)將成為常態(tài)，在企業(yè)降本增效的前提下，需要采購(gòu)低成本原料。通過(guò)提高C含量減少合金量降低鋼帶成本，但高的C含量易造成中心偏析，軋制后造成嚴(yán)重的帶狀組織，導(dǎo)致沖擊韌性差，目前已成為該鋼種行業(yè)公認(rèn)的難題。

專利CN113502435B公布了提高低溫沖擊韌性的油套管用鋼及其制備方法，采用低碳成分設(shè)計(jì)，C含量為0.03％-0.07％，加入Nb、Ti、Cr、Ni、Cu合金化，通過(guò)鈣處理和稀土處理，使夾雜物變質(zhì)，形成稀土和鈣的復(fù)合化合物，提高低溫沖擊韌性，但加入貴重的合金，導(dǎo)致成本太高。專利CN113999961A公布了改善帶鋼心部帶狀組織的生產(chǎn)方法，軋制后的層流冷卻段采用后段冷卻方式，帶鋼在精軋結(jié)束后經(jīng)過(guò)10-15s空冷后再進(jìn)入水冷，該方法空冷時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響軋制節(jié)奏。專利CN109022732A公布了一種能降低中高碳結(jié)構(gòu)鋼板帶狀組織的方法，該方法主要適用于部分結(jié)構(gòu)鋼種，并不適用于石油套管用鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提高中碳ERW石油套管用鋼沖擊韌性的方法，解通過(guò)降低S含量，減少M(fèi)nS夾雜；同時(shí)優(yōu)化軋制道次，增加中間坯厚度，降低帶狀組織，提高沖擊韌性，有效解決該鋼種行業(yè)公認(rèn)的沖擊韌性低難題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種提高中碳ERW石油套管用鋼沖擊韌性的方法，包括如下工藝：

(1)冶煉過(guò)程采用KR法脫硫鐵水和優(yōu)質(zhì)廢鋼，保證入轉(zhuǎn)爐鐵水元素S≤0.003％；轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，采用自產(chǎn)低硫廢鋼，出鋼溫度≥1620℃；

(2)LF精煉采用大渣量進(jìn)行造渣脫硫，保證S≤0.003％，脫硫后進(jìn)行鈣處理，Ca含量為0.0010～0.0030％，氬氣軟吹時(shí)間大于10min；

(3)板坯連鑄時(shí)全程保護(hù)澆注，過(guò)熱度控制在15-25℃，拉速為0.90-1.10m/min，并采用動(dòng)態(tài)輕壓下等技術(shù)，以減少連鑄坯中心偏析；

(4)加熱采用步進(jìn)式加熱爐，加熱溫度≥1150℃，加熱時(shí)間≥120min；

(5)熱軋采用兩階段控制軋制，軋制厚度為7.34mm；粗軋采用R1二輥水平可逆軋機(jī)和R2四輥水平可逆軋機(jī)進(jìn)行3+5道次軋制，中間坯厚度為46-50mm；精軋采用七機(jī)架四輥精軋機(jī)組軋制，精軋道次壓下率≥84％，終軋溫度為810～850℃；

(6)鋼帶采用加密型層流冷卻，卷取溫度為570～610℃。

進(jìn)一步的，所述石油套管用鋼的化學(xué)成分按重量百分比為C：0.24-0.27％、Si：0.15-0.25％、Mn：1.25-1.40％、P：≤0.015％、S：≤0.003％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步的，帶狀組織不大于2.0級(jí)。