CN101831597B - 一种石油套管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用焊接机焊接卷绕后石油套管焊缝的方法，该方法为：首先预处理铁水，然后再经过冶炼、精炼、制坯、热轧、层流冷却、卷板、焊缝和检验等步骤。在冶炼过程中合理控制好碳、磷、硫含量，并在钢管的材质中还添加有微量的合金元素硅、锰、铌、钛、钼、镍和铜。在焊接工艺中应控制好焊接速度、焊接温度、挤压量及开口角等参数。在本发明中由于改进了用于生产石油套管的材质成分配比，同时改进了接缝处的焊接工艺。因此使得该套管具有尺寸精度高、焊缝韧性好、抗挤压性能好、质量易于控制以及成本低等特点。通过焊接工艺的改进，使得焊缝冲击功值可＞50J，达到了油田的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及用直缝焊接的方法制成的石油套管，具体涉及石油套管的材质及其制造方法。
背景技术
目前石油行业中使用的无缝套管产品存在着椭圆度较大、壁厚不均度也偏大，套管的抗击毁性能不够，在石油的开采中使用这类套管，严重地影响了油井的使用寿命。但由于受到焊缝冲击功的影响，目前国内油田使用直缝焊管(ERW)数量不多，而在发达国家REW管用量占套管总用量的50％以上，ERW管的优点是壁厚均匀、椭圆度小，抗击毁性能好，如果能有效提高ERW管焊缝的质量(冲击功值)，可以大幅度提高油田套管的使用寿命。目前焊管ERW管焊缝质量达到油田使用标准的很少，因此有必要研制一种高质量的ERW管。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种直缝焊接式石油套管及其制造方法，该套管可具有尺寸精度高、焊缝韧性好、抗挤压性能好、质量易于控制以及成本低等特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种石油套管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
第一步，预处理铁水；
第二步，将预处理后的铁水加入到转炉内继续冶炼，在冶炼过程中向转炉内加入合金元素，所述合金元素包括：硅的含量为0.14％～0.25％、锰的含量为1.50％～1.65％、铌的含量为0.05％～0.068％、钛的含量为0.026％～0.037％、钼的含量为0.05％～0.08％、铬的含量为 0.12％～0.20％、镍的含量为0.13％～0.20％和铜的含量为0.15％～0.20％；且在铁水中控制碳的含量为0.06％～0.085％、控制磷的含量≤0.015％、控制硫的含量≤0.010％；
第三步，将转炉内冶炼后的钢水再转入到精炼炉内继续冶炼；
第四步，将精炼炉内冶炼后的钢水制成钢坯；
第五步，用热轧机将钢坯通过初轧、精轧和终轧工艺制成带状板；
第六步，将热轧后的带状板进行层流冷却处理；
第七步，用卷绕机将层流冷却处理后的所述带状板卷绕成套管；
第八步，用焊机焊接卷绕后套管的接缝；将接缝焊接的速度控制在14m/min～18m/min之间，使焊接时的温度要大于或等于1050℃，将焊接时的挤压量控制在1/2T～2/3T，将焊接时的接口角控制在3°～6°；将开口角的长度控制在1D～1.5D，将焊合线中部宽度控制在0.04mm～0.12mm。
其中，将第三步中所述钢水的温度控制在1180℃～1250℃。
其中，将第五步中所述初轧的温度控制在1140℃～1175℃，将精轧的温度控制在1000℃～1020℃，将终轧的温度控制在830℃～880℃。
其中，将第七步中所述层流冷却处理后的温度控制在570℃～610℃。
本发明的优点和有益效果在于：由于改进了用于生产石油套管的材质成分配比，同时改进了接缝处的焊接工艺。因此使得该套管具有尺寸精度高、焊缝韧性好、抗挤压性能好、质量易于控制以及成本低等特点。解决了现有直缝ERW石油套管的焊接性能较差以及获得的板卷强度均匀性不够的技术问题。通过焊接工艺的改进，使得焊缝冲击功值可＞50J，达到了油田的使用要求。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制 本发明的保护范围。
实施例1
一种石油套管，所述套管为直缝焊接钢管，在所述钢管的材中控制碳的含量为0.06％、控制磷的含量≤0.015％、控制硫的含量≤0.010％；在所述钢管的材质中还添加有微量的合金元素，所述合金元素包括：硅的含量为0.14％、锰的含量为1.50％、铌的含量为0.05％、钛的含量为0.026％、钼的含量为0.05％铬的含量为0.12％、镍的含量为0.13％和铜的含量为0.15％。
实施例2
一种石油套管，所述套管为直缝焊接钢管，在所述钢管的材中控制碳的含量为0.073％、控制磷的含量≤0.015％、控制硫的含量≤0.010％；在所述钢管的材质中还添加有微量的合金元素，所述合金元素包括：硅的含量为0.25％、锰的含量为1.57％、铌的含量为0.059％、钛的含量为0.032％、钼的含量为0.065％、铬的含量为0.16％、镍的含量为0.165％和铜的含量为0.175％。
实施例3
一种石油套管，所述套管为直缝焊接钢管，在所述钢管的材中控制碳的含量为0.085％、控制磷的含量≤0.015％、控制硫的含量≤0.010％；在所述钢管的材质中还添加有微量的合金元素，所述合金元素包括：硅的含量为0.2％、锰的含量为1.65％、铌的含量为0.068％、钛的含量为0.0327％、钼的含量为0.08％、铬的含量为0.2％、镍的含量为0.2％和铜的含量为0.2％。
实施例4
在上述实施例1至3任意一项的基础上，本发明中制造石油套管的具体方法实施例为，一种石油套管的制造方法包括如下步骤：
第一步，预处理铁水；
第二步，将预处理后的铁水加入到转炉内继续冶炼，在冶炼过程 中向转炉内加入实施例1至3中任意一项所述的合金元素；
第三步，将转炉内冶炼后的钢水再转入到精炼炉内继续冶炼；
第四步，将精炼炉内冶炼后的钢水制成钢坯；
第五步，用热轧机将钢坯通过初轧、精轧和终轧工艺制成带状板；
第六步，将热轧后的带状板进行层流冷却处理；
第七步，用卷绕机将层流冷却处理后的所述带状板卷绕成套管；
第八步，用焊机焊接卷绕后套管的接缝。
实施例5
在上述实施例4的基础上，本发明较佳的技术方案是，将第三步中所述钢水的温度控制在1180℃～1250℃之间。将第五步中所述初轧的温度控制在1140℃～1175℃，将精轧的温度控制在1000℃～1020℃，终轧的温度要控制在830℃～880℃。将第七步中所述层流冷却处理后的温度控制在570℃～610℃。
实施例6
在上述实施例4的基础上，本发明较佳的技术方案还包括，在第八步所述的焊接中，将接缝焊接的速度控制在14m/min～18m/min，焊接时的温度要大于或等于1050℃，在焊接时的挤压量要控制在1/2T～2/3T，焊接时的接口角要控制在3°～6°。将开口角的长度控制在1D～1.5D，将焊合线中部宽度控制在0.04mm～0.12mm之间。
在本发明中焊接速度、焊接温度、挤压量及开口角等参数对焊接质量的影响是相互关联的，在焊接过程中必须找到这几个参数的最佳配比，才能确保焊缝质量。本工艺通过改善焊接的各项参数，如焊接速度、焊接温度、挤压量和开口角等，明显提高了焊缝的冲击功。经过反复试验及优化各项参数(焊接参数见表)，焊缝冲击功值＞50J。
焊接参数
| 参数 | 范围值 |
| 初轧宽展量 | 2.5～3.5T |
| 精轧减径量 | 0.5～1T |
| 挤压量 | 1/2T～2/3T |
| 开口角 | 3°～6° |
| 开口角长度 | 1D～1.5D |
| 熔合线中部宽度 | 0.04～0.12mm |
| 焊接速度 | 14～18m/min |
| 流线角 | 60-70° |
| 焊接温度 | ≥1050℃ |
上述实施例中的卷板经过探伤及铣边，卷板经过FOX变形后，选择合理焊接速度及各项参数，根据钢管直径和壁厚使焊速在14～18m/min范围内，并在机组运行正常及确保焊缝质量的前提下，尽量提高焊速。控制合理焊接温度，使焊缝在半熔化状态下进行焊接，有微量的火化喷溅现象。通过上述焊接工艺后，焊缝冲击功值＞50J，达到了油田的使用要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种石油套管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
第一步，预处理铁水；
第二步，将预处理后的铁水加入到转炉内继续冶炼，在冶炼过程中向转炉内加入合金元素，所述合金元素包括：硅的含量为0.14％～0.25％、锰的含量为1.50％～1.65％、铌的含量为0.05％～0.068％、钛的含量为0.026％～0.037％、钼的含量为0.05％～0.08％、铬的含量为0.12％～0.20％、镍的含量为0.13％～0.20％和铜的含量为0.15％～0.20％；且在铁水中控制碳的含量为0.06％～0.085％、控制磷的含量≤0.015％、控制硫的含量≤0.010％；
第三步，将转炉内冶炼后的钢水再转入到精炼炉内继续冶炼；
第四步，将精炼炉内冶炼后的钢水制成钢坯；
第五步，用热轧机将钢坯通过初轧、精轧和终轧工艺制成带状板；
第六步，将热轧后的带状板进行层流冷却处理；
第七步，用卷绕机将层流冷却处理后的所述带状板卷绕成套管；
第八步，用焊机焊接卷绕后套管的接缝；将接缝焊接时的速度控制在14m/min～18m/min之间，使焊接时的温度要大于等于1050℃，焊接时的挤压量要控制在1/2T～2/3T，焊接时的接口角控制在3°～6°；将开口角的长度控制在1D～1.5D，将焊合线中部宽度控制在0.04mm～0.12mm。
2.如权利要求1所述的石油套管的制造方法，其特征在于，将在第三步中所述钢水的温度控制在1180℃～1250℃。
3.如权利要求1所述的石油套管的制造方法，其特征在于，将第五步中所述初轧的温度控制在1140℃～1175℃，将精轧的温度控制在1000℃～1020℃，将终轧的温度控制在830℃～880℃。
4.如权利要求1所述的石油套管制造方法，其特征在于，将第七步中所述层流冷却处理后的温度控制在570℃～610℃。
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