CN103194683B

CN103194683B - 含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103194683B
Application number: CN201310144871.6A
Authority: CN
Inventors: 马爱清; 张行刚; 石晓霞; 刘金; 王金龙; 余泽金; 丰小东
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-04-24
Also published as: CN103194683A

Abstract

本发明公开了一种含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料，所述含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C？0.27～0.32、Si0.18～0.38、Mn？1.30～1.45、P≤0.020、S≤0.015、Cr？0.15～0.30、Al？0.005～0.035、Ti？0.020～0.035和RE？0.002～0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；RE包括La和Ce。本发明还公开了一种含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法。本发明的含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料利用稀土的变质作用和微合金化作用，使该材料具有高韧性，其制备方法的生产成本低，经济效益好，适用于大规模生产，具有良好的市场前景及效益。

Description

含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地说，涉及一种含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法。

背景技术

油套管接箍是油田钻井工具的一种，主要用于油管的连接。由于石油天然气开采的特色性，工况条件恶劣，在使用过程中易产生脱扣、开裂等失效情况，因此对接箍料冲击韧性要求高，特别是横向冲击韧性有很高的要求。目前P110钢级的接箍料均以Cr-Mo系为主，通过合金元素的加入和调质工艺的处理来提高材料的韧性满足不同工况条件对接箍性能的要求。随着石油开采过程中地质条件越来越复杂和厂商成本压力，对接箍料韧性要求越来越高而且要求控制成本。所以，开发高韧性低成本油井管接箍料用无缝钢管具有非常重要的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法，可以生产具有高韧性的含稀土油井管接箍料用无缝钢管。

本发明的技术方案如下：

一种含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法，包括：炼钢生产过程、钢的轧制过程和轧态钢热处理过程；得到的含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C0.27～0.32、Si0.18～0.38、Mn1.30～1.45、P≤0.020、S≤0.015、Cr0.15～0.30、Al0.005～0.035、Ti0.020～0.035和RE0.002～0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％，其中，RE包括La和Ce；所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用废钢和脱硫铁水，所述废钢和所述脱硫铁水的质量比为1:9，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧，出钢挡渣，出钢过程中根据转炉出钢时钢液和钢渣的成分加入白灰块除去S和P，使P的质量百分含量≤0.020、S的质量百分含量≤0.015；所述LF精炼根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，LF精炼结束后保持底部软吹氩，每炉钢水喂入150米稀土丝，所述每炉钢水为120吨；所述VD脱气的真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15min，过冷度ΔT≤30℃；所述VD脱气后喂200米硅钙线，喂丝后软吹氩8～10分钟；所述钢的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库；所述穿孔的温度为1250～1280℃，所述轧管的温度为1150～1200℃；所述张力减径的温度为840～900℃；所述矫直温度≥450℃；所述轧态钢热处理过程包括：淬火和回火；所述淬火的温度为880℃～900℃，保温时间60～80分钟；所述回火的温度为520℃～540℃，保温90～100分钟。

进一步，所述含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C0.28、Si0.20、Mn1.44、P0.015、S0.012、Cr0.19、Al0.009、Ti0.020和RE0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.32、Si0.35、Mn1.42、P0.012、S0.004、Cr0.28、Al0.027、Ti0.034和RE0.002，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.30、Si0.34、Mn1.35、P0.020、S0.008、Cr0.25、Al0.018、Ti0.027和RE0.003，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.31、Si0.26、Mn1.32、P0.016、S0.010、Cr0.20、Al0.013、Ti0.023和RE0.003，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.27、Si0.18、Mn1.30、P0.005、S0.008、Cr0.15、Al0.005、Ti0.02和RE0.002，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.32、Si0.38、Mn1.45、P0.009、S0.015、Cr0.30、Al0.035、Ti0.035和RE0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料利用稀土的变质作用和微合金化作用，使该材料具有高韧性，特别是横向冲击韧性高。

2、本发明的含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的成本降低又能使材料具有良好的综合力学性能。

3、本发明的含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法的生产成本低，经济效益好，适用于大规模生产，具有良好的市场前景及效益。

具体实施方式

本发明采用包钢自有矿石为原料，该矿石中含有稀土元素。该稀土元素包括La和Ce。

炼钢生产过程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。冶炼采用脱硫铁水以保证钢的质量，并配以一定量的废钢。废钢的加入量按照和铁水的质量比为1:9的关系加入。通过转炉进行冶炼。采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧，能够有效的减少气体的含量。出钢必须挡渣，出钢过程中根据转炉出钢时钢液的成分还有钢渣的情况加入适量的白灰块除去S和P到适量的范围，使P的质量百分含量≤0.020、S的质量百分含量≤0.015。LF精炼过程中根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作。LF精炼结束后保持底部软吹氩，按照每炉钢水喂入150米稀土丝保证稀土不被氧化，提高钢种稀土的含量。每炉钢水为120吨。VD脱气的真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15min，过冷度ΔT≤30℃，VD脱气后喂200米硅钙线。喂丝后保证8～10分钟的软吹氩，以保证夹杂物变性并能够充分的上浮。

LF炉(LADLEFURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。VD型钢包精炼炉是在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下合金成分微调，主要用于精炼超低碳钢和电工纯铁等；VD型钢包精炼炉可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调。

经检测，各实施例的化学成分如表1所示。

表1各实施例成分(质量百分数/％)

实施例

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ti

Al

Re

实施例1	0.28	0.20	1.44	0.015	0.012	0.19	0.020	0.009	0.004
										实施例2	0.32	0.35	1.42	0.012	0.004	0.28	0.034	0.027	0.002
实施例3	0.30	0.34	1.35	0.020	0.008	0.25	0.027	0.018	0.003
										实施例4	0.31	0.26	1.32	0.016	0.010	0.20	0.023	0.013	0.003
实施例5	0.27	0.18	1.30	0.005	0.008	0.15	0.020	0.005	0.002
										实施例6	0.32	0.38	1.45	0.009	0.015	0.30	0.035	0.035	0.004

钢的轧制过程包括：圆坯锯切→加热→穿孔→轧管→张力减径→取样→冷却→切头尾→矫直→检查→包装→过磅→入库。穿孔的温度为1250～1280℃，轧管的温度为1150～1200℃，张力减径的温度为840～900℃，矫直温度≥450℃。

轧态钢热处理过程包括：淬火和回火。淬火的温度为880℃～900℃，保温时间60～80分钟；回火的温度为520℃～540℃，保温90～100分钟。调质过程中要提高材料强度，就要保证淬火过程中奥氏体化后合金元素的充分固溶，可以通过提高奥氏体化温度和延长奥氏体化时间来获得。但这样容易造成晶粒粗大，而获得细小的晶粒则可以改善韧性，但需要降低奥氏体化温度或者缩短奥氏体化时间。因此综合考虑，在880℃～900℃淬火，保温时间为60～80分钟淬火可以获得良好的强度和韧性的匹配。回火过程中，降低回火温度或缩短回火时间材料的韧性就会下降，而高的回火温度和延长时间虽然对韧性有利，但会造成材料强度的偏低。因此综合考虑，回火的温度为520℃～540℃，保温90～100分钟，可以很好的满足强韧性的匹配，达到材料所需钢级的性能要求。

轧制和热处理工艺对该材料化学成分影响不太明显，因此经上述过程生产的含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C0.27～0.32、Si0.18～0.38、Mn1.30～1.45、P≤0.020、S≤0.015、Cr0.15～0.30、Al0.005～0.035、Ti0.020～0.035和RE0.002～0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％，其中，RE包括La和Ce。通过加入Cr和Mn来提高钢的淬透性、抗腐蚀性及抗氧化性。加入微合金化元素Ti能起到细化晶粒的作用，并固定钢中N元素，能更好的发挥稀土的作用。加入稀土起到变质剂和微合金化的作用来提高材料的韧性。

各实施例化学力学性能测试结果如表2所示。

表2各实施例的力学性能测试结果

从表2可以看出，本发明的无缝钢管材料具有良好的力学性能，横向冲击韧性好。

Claims

1.一种含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，包括：炼钢生产过程、钢的轧制过程和轧态钢热处理过程；得到的含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C0.27～0.32、Si0.18～0.38、Mn1.30～1.45、P≤0.020、S≤0.015、Cr0.15～0.30、Al0.005～0.035、Ti0.020～0.035和RE0.002～0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％，其中，RE包括La和Ce；所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用废钢和脱硫铁水，所述废钢和所述脱硫铁水的质量比为1:9，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制在3.0，终脱氧采用有铝脱氧，出钢挡渣，出钢过程中根据转炉出钢时钢液和钢渣的成分加入白灰块除去S和P，使P的质量百分含量≤0.020、S的质量百分含量≤0.015；所述LF精炼根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作，LF精炼结束后保持底部软吹氩，每炉钢水喂入150米稀土丝，所述每炉钢水为120吨；所述VD脱气的真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15min，过冷度ΔT≤30℃；所述VD脱气后喂200米硅钙线，喂丝后软吹氩8～10分钟；所述钢的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库；所述穿孔的温度为1250～1280℃，所述轧管的温度为1150～1200℃；所述张力减径的温度为840～900℃；所述矫直温度≥450℃；所述轧态钢热处理过程包括：淬火和回火；所述淬火的温度为880℃～900℃，保温时间60～80分钟；所述回火的温度为520℃～540℃，保温90～100分钟。

2.如权利要求1所述的含稀土油井管接箍料用无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述含稀土油井管接箍料用无缝钢管材料的化学成分的质量百分含量为：C0.28、Si0.20、Mn1.44、P0.015、S0.012、Cr0.19、Al0.009、Ti0.020和RE0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.32、Si0.35、Mn1.42、P0.012、S0.004、Cr0.28、Al0.027、Ti0.034和RE0.002，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.30、Si0.34、Mn1.35、P0.020、S0.008、Cr0.25、Al0.018、Ti0.027和RE0.003，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.31、Si0.26、Mn1.32、P0.016、S0.010、Cr0.20、Al0.013、Ti0.023和RE0.003，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.27、Si0.18、Mn1.30、P0.005、S0.008、Cr0.15、Al0.005、Ti0.02和RE0.002，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％；或者，C0.32、Si0.38、Mn1.45、P0.009、S0.015、Cr0.30、Al0.035、Ti0.035和RE0.004，其余为Fe和不可避免杂质，质量分数共计100％。