CN103469081A

CN103469081A - 一种含稀土bt90h钢级稠油热采井用套管及轧制方法

Info

Publication number: CN103469081A
Application number: CN2013104092332A
Authority: CN
Inventors: 马爱清; 刘金; 贺景春; 张行刚; 王金龙; 石晓霞; 陈镇方; 丰小冬
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明涉及一种含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管及轧制方法，套管材质的质量百分比化学成分：C0.20-0.30；Si0.10-0.37；Mn0.50-0.70；P≤0.015；S≤0.006；Cr：0.8-1.1；Mo：0.4-0.6，Ti：0.02-0.04，RE：0.0005-0.02，其余为铁和不可避免的杂质，质量分数共计100%。其优点是：本发明通过合理的化学成分设计、轧制工艺及淬火+回火热处理工艺使设计钢种达到了BT90H钢级热采井用套管所要求的力学性能指标；本发明在以Cr、Mo合金为主的基础上，通过加入稀土元素使材料在达到强度的同时其韧性特别是横向冲击韧性得到了大幅度提高，其高温力学性能都到明显改善。

Description

一种含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管及轧制方法

技术领域

本发明涉及一种含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管及轧制方法，属于冶金行业稠油热采井用无缝钢管的生产领域。

背景技术

据估计世界常规石油总资源量为3000亿吨，除此之外还有稠油、油沙等非常规石油资源，他们总储量约为八九千吨左右，辽河油田、胜利油田及克拉玛依油田稠油资源丰富。稠油开采过程中需注入高温高压蒸汽，由于稠油具有特殊高粘度和高凝固的特点同时受高温、应力的综合作用，稠油油井套损较为严重，油井寿命较低。钢中稀土具有变性作用及微合金化作用，可以改变夹杂物形状，或者减少夹杂物数量，改善钢的力学性能，而微合金化作用可以通过稀土固溶来提高材料的综合力学性能及高温性能。近年来，油田倾向于采用专门针对稠油开采而特殊设计的非API稠油热采专用套管。

发明内容

本发明的目的是提供一种含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管及轧制方法，本发明的套管在以Cr、Mo合金为主的基础上加入稀土元素，通过一定的轧制方法，使材料强度达到要求的力学性能，同时韧性也得到大幅度提高，还具有更好的高温力学性能。

本发明技术的方案如下：

一种BT90H钢级稠油热采井用套管，其材质的质量百分比化学成分：C0.20-0.30；Si0.10-0.37；Mn0.50-0.70；P≤0.015；S≤0.006；Cr：0.8-1.1；Mo：0.4-0.6，Ti：0.02-0.04，RE：0.0005-0.02，其余为铁和不可避免的杂质，质量分数共计100%。

所述稀土为La、Ce混合稀土。

该套管C是提高基体强度最经济最基本的元素，但过高的C会降低材料的韧性，因此要控制C的含量，通过Mn元素的加入来补充C降低带来强度的下降，其和S形成硫化锰夹杂也可以改善韧性，同时通过低P、S的控制来减小其对韧性的影响，适当的加入Cr、Mo可以提高其淬透性，起到析出强化，提高高温回火抗性的作用，Ti可以起到细化晶粒的作用，稀土为有意加入的合金元素，加入量为0.0005-0.02%，其可以显著提高材料的韧性及高温力学性能。

本发明的套管按照以下工艺流程进行生产：

炼钢生产工艺：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空脱气→圆坯连铸。在冶炼过程中添加硅钙线使钢中夹杂物得到变性处理，终脱氧采用有铝脱氧，在VD前LF后喂预定量稀土丝，并进行真空脱气，提高钢的纯净度。

轧制工艺为：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。其中穿孔温度为1250℃-1280℃，轧管温度为1050℃-1150℃，张减径温度为900℃-830℃。

热处理工艺为：淬火+回火。淬火温度：880-900℃，保温时间：60-80分钟；回火温度：650℃-660℃，保温时间：80-100分钟，矫直温度≥480℃。

本发明具有如下优点：

1、本发明通过合理的化学成分设计、轧制工艺及淬火+回火热处理工艺使设计钢种达到了BT90H钢级热采井用套管所要求的力学性能指标。

2、本发明在以Cr、Mo合金为主的基础上，通过加入稀土元素使材料在达到强度的同时其韧性特别是横向冲击韧性得到了大幅度提高，其高温力学性能都到明显改善。

附图说明

图1是本发明的套管热处理后材料的组织相片图。

具体实施方式

炼钢生产工艺：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空脱气→圆坯连铸，全部采用预脱硫铁水，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度≥3.0，终脱氧采用有铝脱氧，精炼全过程正常吹氩，LF后VD前加入预定量的稀土丝，VD深真空≤0.10Kpa，目标值≤0.06Kpa，深真空时间≥15分钟；真空处理后喂硅钙线200米，喂丝后进行15分钟的软吹氩时间。

各实施例炼钢工艺都相同，所不同的是管坯化学成分，对各实施例管坯化学成分检验如表1所示：

表1各实施例化学成分（质量百分数/%）

实例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ti	Re
										实例1	0.25	0.30	0.55	≤0.015	≤0.006	0.90	0.45	0.25	0.0005-0.02
实例2	0.27	0.29	0.56	≤0.015	≤0.006	0.92	0.53	0.23	0.0005-0.02
										实例3	0.23	0.26	0.64	≤0.015	≤0.006	0.11	0.56	0.22	0.0005-0.02
实例4	0.24	0.28	0.58	≤0.015	≤0.006	0.85	0.57	0.29	0.0005-0.02

其余为铁和不可避免的杂质，质量分数共计100%，其中加入稀土元素为La、Ce混合稀土。

轧制工艺为：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。

其中圆坯在环形加热炉中加热制定如表2所示

表2环形加热炉各段温度控制

计算机系统在线纪录各段加热温度，要求控制好预热段、均热段温度，保证热透均匀而不过热，热工具在使用前必须测量，轧前检查处理辊道避免划伤，每批至少进行一次热取样检查几何尺寸，严格控制轧制节奏，保证各工序轧制温度，控制冷却水的使用，严禁浇黑管体，其中穿孔温度为1250℃-1280℃，轧管温度为1050℃-1150℃，张减径温度为900℃-830℃。

热处理工艺为淬火+回火。淬火温度：880℃-900℃，保温时间：60-80分钟；回火温度：650℃-660℃，保温时间：80-100分钟，矫直温度≥480℃，然后逐根探伤得到成品。

四个实施例轧制工艺和热处理工艺都相同，对四个实施例成品进行金相力学及高温性能检验，结果如表3、表4、图1所示。

从图1可以看到，通过本发明生产的套管经过热处理后金相组织均为回火索氏体，组织均匀细小，晶粒度达到9级。

从表3可以看到，通过本发明生产的套管热处理后抗拉和屈服均符合APISpec5CT标准要求，部分工艺下的性能达到了100级别的条件，冲击韧性得到大幅度提高，特别是横向冲击韧性，半尺寸横向冲击韧性均达到达到了50j以上，远远超过标准要求。

从表4可以看到，通过本发明生产的套管在350℃高温下的屈服达到了

700Mpa以上，满足了BT90H钢级稠油热采井用套管的标准要求，而且富余量很大。

表3四实例含稀土90钢级稠油热采井用套管力学性能检验结果

表4平均高温拉伸性能

试验温度（℃）	20	50	100	200	300	350
							Rt0.6（MPa）	837	828	815	785	775	745
Rm（MPa）	890	885	845	815	805	792

Claims

1.一种含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管，其特征是：其材质的质量百分比化学成分：C0.20-0.30；Si0.10-0.37；Mn0.50-0.70；P≤0.015；S≤0.006；Cr：0.8-1.1；Mo：0.4-0.6，Ti：0.02-0.04，RE：0.0005-0.02，其余为铁和不可避免的杂质，质量分数共计100%。

2.一种根据权利要求1所述的含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管的轧制方法，其特征是：钢坯加热温度为1240℃-1290℃，穿孔温度为1250℃-1280℃，轧管温度为1050℃-1150℃，张减径温度为900℃-830℃。

3.根据权利要求2所述的含稀土BT90H钢级稠油热采井用套管的轧制方法，其特征是：热处理工艺为淬火+回火，淬火温度为880℃-900℃，保温时间为60-80分钟；回火温度为650℃-660℃，保温时间为80-100分钟，矫直温度为≥480℃，然后探伤得到成品。