CN103627962B

CN103627962B - 稠油热采井用无缝钢管及其制备方法

Info

Publication number: CN103627962B
Application number: CN201310642434.7A
Authority: CN
Inventors: 马爱清; 张行刚; 姚小乐; 石晓霞; 王金龙; 丰小东; 余泽金
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103627962A

Abstract

本发明公开了一种稠油热采井用无缝钢管的制备方法，包括炼钢生产、钢的轧制、轧态钢热处理和矫直。本发明通过在Cr、Mo钢的基础上加入稀土元素，利用稀土的变质作用和微合金化作用使材料具有高韧性、耐疲劳性及耐热性，特别是横向冲击韧性高。

Description

稠油热采井用无缝钢管及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料冶金技术领域，具体地说，涉及一种稠油热采井用无缝钢管的制备方法。

背景技术

稠油在常温下粘度很大，需向井内注入蒸汽，待油层扩散之后再开井生产。稠油热采过程中，套损率要远远高于稀油开采过程中的套损率，因此大大增加了开采成本，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美国石油学会(AmericanPetroleumInstitute，API)稠油热采专用套管，这类套管有很好的市场应用前景。因此随着油田对稠油热采要求越来越高，开发高附加值的稠油热采井管越来越成为各大钢厂的迫切需求。

发明内容

本发明所要解决技术问题是提供一种稠油热采井用无缝钢管的制备方法，可以制备具有能够满足稠油热采工况要求的良好的综合力学性能的稠油热采井用无缝钢管。

本发明技术方案如下：

一种稠油热采井用无缝钢管的制备方法，包括：炼钢生产、钢的轧制、轧态钢热处理和矫直，生产得到的所述稠油热采井用无缝钢管的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.24～0.30％、Si0.08～0.28％、Mn0.45～0.85％、Cr1.05～1.15％、Mo0.20～0.30％、V0.07～0.10％、Al0.01～0.04％、P≤0.015％、S≤0.006％和稀土La0.005～0.01％，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100％；所述炼钢生产包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用脱硫铁水，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度≥3.0，点吹次数≤1次，终脱氧采用有铝脱氧；所述LF精炼的全过程保持底部吹氩气，所述LF精炼的时间≥45min，所述LF精炼的就位温度≥1500℃，所述LF精炼的离位温度≥1650℃，所述LF精炼的离位钢水中S的质量百分含量≤0.006％；所述VD脱气前按照每100t钢水喂150m稀土丝；所述VD脱气的真空度≤0.08KPa，真空时间≥17min，过冷度ΔT≤30℃；所述VD脱气后每100t钢水喂150米硅钙线；所述喂150米硅钙线后，软吹时间≥15分钟，然后保持镇定5分钟；圆坯连铸过程采用无氧化保护浇注，钢水的过热度≤30℃，起步拉速为0.4m/s，然后将拉速控制为恒速，拉速控制在1.4～1.6m/min。

进一步，所述钢的轧制的主要过程包括：圆坯加热、圆坯穿孔、轧管、张力减径和冷却；所述圆坯加热的温度为1260～1300℃，所述圆坯穿孔的温度为1220～1260℃，所述轧管的开轧温度为1150～1220℃，终轧温度≥870℃以上。

进一步：所述轧态钢热处理包括淬火和回火；所述淬火的温度为890±10℃，保温60～80分钟；所述回火的温度为620±10℃，保温80～90分钟。

进一步：所述矫直的温度≥480℃。

进一步，生产得到的所述稠油热采井用无缝钢管的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.24％、Si0.08％、Mn0.45％、Cr1.05％、Mo0.20％、V0.07％、Al0.01％、P0.015％、S0.006％、稀土La0.005％；或者，C0.26％、Si0.15％、Mn0.55％、Cr1.07％、Mo0.22％、V0.08％、Al0.010％、P0.009％、S0.005％、稀土La0.006％；或者，C0.28％、Si0.20％、Mn0.65％、Cr1.10％、Mo0.24％、V0.09％、Al0.015％、P0.010％、S0.006％、稀土La0.008％；或者，C0.29％、Si0.25％、Mn0.75％、Cr1.13％、Mo0.27％、V0.07％、Al0.020％、P0.007％、S0.005％、稀土La0.009；或者，C0.30％、Si0.28％、Mn0.85％、Cr1.15％、Mo0.30％、V0.10％、Al0.04％、P0.015％、S0.006％、稀土La0.010％。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的稠油热采井用无缝钢管，通过在Cr、Mo钢的基础上加入稀土元素，利用稀土La的变质作用和微合金化作用使材料具有高韧性、耐疲劳性及耐热性，特别是横向冲击韧性高。

2、本发明的稠油热采井用无缝钢管具有低膨胀、耐高温、材料各项异性控制好等良好的综合性能。

3、本发明的稠油热采井用无缝钢管能够满足稠油热采的工况要求，具有很好的推广价值。

具体实施方式

本发明的稠油热采井用无缝钢管的制备方法包括：炼钢生产、钢的轧制、轧态钢热处理和矫直。其具体步骤如下：

步骤S1：炼钢生产

炼钢生产过程的具体步骤为：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。

铁水预处理主要用于对铁水进行预脱硫。

转炉冶炼采用脱硫铁水，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度≥3.0，点吹次数≤1次，终脱氧采用有铝脱氧，这样能够有效的减少钢中气体的含量，特别是氧的含量。

LF精炼全过程保持底部吹氩气，采用从低数级到高数级逐渐升温速度方式加热提高温度，按照转炉冶炼的来钢成分进行成分微调。保证LF精炼时间≥45min，以使LF精炼的离位钢水中S的质量百分含量≤0.006％，精炼就位温度≥1500℃，以免精炼加热时间过长而增加成本，离位温度≥1650℃。

VD脱气前每100t钢水喂150m稀土丝。VD脱气的真空度≤0.08KPa，真空时间≥17min，过冷度ΔT≤30℃。VD脱气后每100t钢水喂150米硅钙线。喂150米硅钙线后，软吹时间≥15分钟，然后保持镇定5分钟。这样能使夹杂物变性充分上浮，减少钢中夹杂物的含量。

圆坯连铸过程采用无氧化保护浇注，即钢水包到中间包采用长水口，并进行吹氩气保护；中间包到结晶器采用侵入式水口，中间包和结晶器分别采用中包覆盖剂和结晶器保护渣，减少连铸过程的二次氧化，同时要加强中间包烘烤，防止钢液吸气。钢水的过热度控制在30℃以内，起步拉速为0.4m/s，然后将拉速控制为恒速，拉速控制在1.4～1.6m/min，这样可以提高连铸坯的质量。

步骤S2：钢的轧制

钢的轧制的具体步骤为：圆坯锯切→圆坯加热→圆坯穿孔→轧管→张力减径→取样→冷却→切头尾→检查→包装→过磅→入库。

圆坯加热的温度为1260～1300℃。该钢的合金含量高，在此温度下加热既可以使合金元素全部溶解扩散均匀，又不会使坯料过烧。

圆坯穿孔的温度为1220～1260℃。

轧管的开轧温度为1150～1220℃，该钢的合金含量高，所以轧制温度要选择为塑性区，以保证钢管内外表面的质量。保证终轧温度≥870℃，终轧温度高相当于钢管进行一次正火，可以细化晶粒，消除应力，减轻带状组织，为最终热处理提供合适的组织状态。

步骤S3：轧态钢热处理

轧态钢热处理的具体步骤为：淬火→回火。淬火的温度为890±10℃，保温60～80分钟。该温度既能够保证合金元素全部溶于奥氏体中，又不会使晶粒过于粗大。回火的温度为620±10℃，保温80～90分钟。在此回火温度下，材料力学性能满足要求，而且具有最好的强韧性匹配。

步骤S4：矫直

保证矫直温度≥480℃，以避免钢管产生较大的应力而产生裂纹。

制备得到的稠油热采井用无缝钢管的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.24～0.30％、Si0.08～0.28％、Mn0.45～0.85％、Cr1.05～1.15％、Mo0.20～0.30％、V0.07～0.10％、Al0.01～0.04％、P≤0.015％、S≤0.006％和稀土La0.005～0.01％，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100％。通过在钢中加入Cr、Mo等合金元素来提高材料的抗回火性、耐高温性、耐热性、耐热疲劳性等，同时通过其和稀土元素La的交互作用，以及稀土元素La的变质和微合金化作用来提高材料冲击韧性，特别是材料的横向冲击韧性。V和Al又可以起到细化晶粒的作用，同时V还有析出强化作用，因此V和Al细化晶粒的特性对材料的综合力学性能有很大的提高。

采用上述方法制备得到实施例1～5的稠油热采井用无缝钢管。对各实例的化学成分进行检测，化学成分如表1所示：

表1各实施例的化学成分的质量百分比(％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	V	Al	La
											1	0.24	0.08	0.45	0.015	0.006	1.05	0.20	0.07	0.010	0.005
2	0.26	0.15	0.55	0.009	0.005	1.07	0.22	0.08	0.010	0.006
											3	0.28	0.20	0.65	0.010	0.006	1.10	0.24	0.09	0.015	0.008
4	0.29	0.25	0.75	0.007	0.005	1.13	0.27	0.07	0.020	0.009
											5	0.30	0.28	0.85	0.015	0.006	1.15	0.30	0.10	0.040	0.010

表2各实施例的工艺参数

各实施例的力学性能测试结果如表3所示。

表3各实施例的力学性能测试结果

从表3可以看出，本发明的稠油热采井用无缝钢管具有良好的力学性能，特别是材料的横向冲击韧性大大高过设计要求。

Claims

1.一种稠油热采井用无缝钢管的制备方法，其特征在于，包括：炼钢生产、钢的轧制、轧态钢热处理和矫直，生产得到的所述稠油热采井用无缝钢管的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.24～0.30％、Si0.08～0.28％、Mn0.45～0.85％、Cr1.05～1.15％、Mo0.20～0.30％、V0.07～0.10％、Al0.01～0.04％、P≤0.015％、S≤0.006％和稀土La0.005～0.01％，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100％；所述炼钢生产包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述转炉冶炼采用脱硫铁水，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度≥3.0，点吹次数≤1次，终脱氧采用有铝脱氧；所述LF精炼的全过程保持底部吹氩气，所述LF精炼的时间≥45min，所述LF精炼的就位温度≥1500℃，所述LF精炼的离位温度≥1650℃，所述LF精炼的离位钢水中S的质量百分含量≤0.006％；所述VD脱气前按照每100t钢水喂150m稀土丝；所述VD脱气的真空度≤0.08KPa，真空时间≥17min，过冷度ΔT≤30℃；所述VD脱气后每100t钢水喂150米硅钙线；所述喂150米硅钙线后，软吹时间≥15分钟，然后保持镇定5分钟；圆坯连铸过程采用无氧化保护浇注，钢水的过热度≤30℃，起步拉速为0.4m/s，然后将拉速控制为恒速，拉速控制在1.4～1.6m/min。

2.如权利要求1所述的稠油热采井用无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述钢的轧制的主要过程包括：圆坯加热、圆坯穿孔、轧管、张力减径和冷却；所述圆坯加热的温度为1260～1300℃，所述圆坯穿孔的温度为1220～1260℃，所述轧管的开轧温度为1150～1220℃，终轧温度≥870℃以上。

3.如权利要求1所述的稠油热采井用无缝钢管的制备方法，其特征在于：所述轧态钢热处理包括淬火和回火；所述淬火的温度为890±10℃，保温60～80分钟；所述回火的温度为620±10℃，保温80～90分钟。

4.如权利要求1所述的稠油热采井用无缝钢管的制备方法，其特征在于：所述矫直的温度≥480℃。

5.如权利要求1所述的稠油热采井用无缝钢管的制备方法，其特征在于，生产得到的所述稠油热采井用无缝钢管的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.24％、Si0.08％、Mn0.45％、Cr1.05％、Mo0.20％、V0.07％、Al0.01％、P0.015％、S0.006％、稀土La0.005％；或者，C0.26％、Si0.15％、Mn0.55％、Cr1.07％、Mo0.22％、V0.08％、Al0.010％、P0.009％、S0.005％、稀土La0.006％；或者，C0.28％、Si0.20％、Mn0.65％、Cr1.10％、Mo0.24％、V0.09％、Al0.015％、P0.010％、S0.006％、稀土La0.008％；或者，C0.29％、Si0.25％、Mn0.75％、Cr1.13％、Mo0.27％、V0.07％、Al0.020％、P0.007％、S0.005％、稀土La0.009；或者，C0.30％、Si0.28％、Mn0.85％、Cr1.15％、Mo0.30％、V0.10％、Al0.04％、P0.015％、S0.006％、稀土La0.010％。