CN104313488A - 一种耐热钢管及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热钢管及其生产工艺，按照质量百分比的成分包括：C0.25%～0.32%、Si0.20%～0.37%、Mn0.9%～1.1%、P≤0.017%、S≤0.008%、Ni0.02%～0.1%、Cr0.9%～1.2%、Nb≤0.04%、Cu≤0.25%、Al0.02%～0.06%、Ti0.02%～0.07%、Mo0.1%～0.2%、V≤0.04%，其余为Fe和不可避免杂质。经过电炉冶炼、炉外精炼、真空脱气、连铸、钢坯加热、钢管轧制、调质处理、矫直等步骤制得。本发明采用的冶炼方式保证了钢质的纯净度，生产的钢管具有优良的室温性能，强度和韧性配合好，且具有高温强度高，热稳定性能好的特点，确保了油井开采油的安全性，适合高密度油的热采领域，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐热钢管及其生产工艺

技术领域

    本发明涉及无缝钢管的生产领域，具体是一种耐热钢管及其生产工艺。

背景技术

世界高密度油资源相当丰富，而可供开采的稀油资源越来越少，高密度油将是未来的重要能源，我国的胜利、辽河、新疆及中原油田有丰富的高密度油资源，由于高密度油粘度大，所以采油难度很大，一般采用热力开采。

我国主要为蒸汽吞吐法，利用注入蒸汽的热量使高密度油温度升高，易于流动，便于开采。开采过程中，套管被固定在井筒中处于约束状态，不能自由膨胀和收缩，在注入高温高压蒸汽阶段套管由于受热膨胀和受约束而承受很大的压应力，停注采油时，由于降温收缩松弛而承受很大的拉应力，套管反复承受高的拉-压应力而极易损坏。

以前主要使用普通API P110 套管, 其制管材料为C-Mn钢，热稳定性差，温度从室温到350℃，P110套管材料的屈服强度和抗拉强度一般下降25%。根据各大高密度油油田套损率调查结果表明，高密度油热采井的套损率平均为30%以上，局部区块达到70%，列油田套管损坏率之首。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温强度高、热稳定性能好的耐热钢管及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐热钢管，按照质量百分比的成分包括：C0.25%～0.32%、Si0.20%～0.37%、Mn0.9%～1.1%、P≤0.017%、S≤0.008%、Ni0.02%～0.1%、Cr0.9%～1.2%、Nb≤0.04%、Cu≤0.25%、Al0.02%～0.06%、Ti0.02%～0.07%、Mo0.1%～0.2%、V≤0.04%，其余为Fe和不可避免杂质。

作为本发明进一步的方案：不可避免的杂质包括:Sb、Bi、Pb、AS、Sn、O、H、N，其中各成分的质量百分比为:Sb≤0.01%、 Bi≤0.01%、Pb≤0.015、AS≤0.015%、Sn≤0.015%、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%、O≤3OPPm、H≤2PPm、N≤150PPm。

所述的耐热钢管的生产工艺，包括如下步骤：

（1）钢坯冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂Al线，钢液温度1620℃～1660℃时，进行VD炉真空处理，真空度50Pa～65Pa，真空前加入SiCa块，真空保持时间40min～50min，钢液温度在1530℃～1580℃时，连铸成圆管坯，冷却到室温；

（2）钢管轧制：圆管坯加热到1220℃～1260℃，穿孔前温度1180℃～1220℃，斜轧前温度1000℃～1180℃，热定径前温度780℃～860℃；

（3）调质处理：淬火温度为890℃～920℃，加热时间为40min～60min，之后水冷；回火温度为610℃～630℃，加热时间为80min～110min，之后空冷；

（4）矫直：回火后趁温，在350℃～450℃时，将钢管矫直。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：   

本发明制备的钢管的室温性能：抗拉强度≥862MPa，屈服强度758～880MPa，延伸率≥16%；该钢管0℃的纵向全尺寸冲击性能≥60J；该钢管350℃的高温拉伸性能：抗拉强度≥720MPa，屈服强度≥600MPa，屈强比≤0.85。本发明采用的冶炼方式保证了钢质的纯净度，生产的钢管具有优良的室温性能，强度和韧性配合好，且具有高温强度高，热稳定性能好的特点，确保了油井开采油的安全性，适合高密度油的热采领域，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，一种耐热钢管，规格为φ177.8×9.19的耐热钢管，按照质量百分数的成分包括：C0.28%、Si0.30%、Mn1.0%、P0.012%、S0.005%、Ni0.08%、Cr1.2%、Nb0.01%、Cu0.032%、Al0.05%、Ti0.03%、Mo0.15%、V0.01%，其余为Fe和不可避免杂质。

规格为φ177.8×9.19耐热钢管的不可避免杂质，按照质量百分数的成分包括：Sb、Bi、Pb、AS、Sn、O、H、N,其中:Sb0.004%、Bi0.006%、Pb0.010、AS0.008%、Sn0.005%、As+Sn+Pb+Sb+Bi0.033%、O25PPm、H1.5PPm、N80PPm。

规格为φ177.8×9.19耐热钢管的制造过程包括以下步骤：

（1）钢坯冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂Al线，Al线的添加量为3.0Kg/T钢，钢液温度1630℃时，进行VD炉真空处理，真空度55Pa，真空前加入SiCa块，SiCa块的添加量为1.1Kg/T钢，真空保持时间50min，钢液温度在1530℃～1580℃时，连铸成圆管坯，冷却到室温。

（2）钢管轧制：圆管坯加热到1250℃，穿孔前温度1200℃，斜轧前温度1120℃，热定径前温度830℃。

（3）调质处理：淬火温度为900℃，加热时间为50min，之后水冷。回火温度为620℃，加热时间为90min，之后空冷。

（4）矫直：回火后趁温，在350℃～450℃时，将钢管矫直。

对规格为φ177.8×9.19耐热钢管调质处理后的性能进行测试，常温性能和0℃的冲击性能如表1所示，350℃下的高温拉伸性能如表2所示。

表1

表2

实施例2

本发明实施例中，一种耐热钢管，规格为φ101.6×6.65耐热钢管，按照质量百分数的成分包括：C0.30%、Si0.24%、Mn0.9%、P0.010%、S0.003%、Ni0.06%、Cr1.1%、Nb0.008%、Cu0.041%、Al0.04%、Ti0.05%、Mo0.16%、V0.005%，其余为Fe和不可避免杂质。

规格为φ101.6×6.65耐热钢管的不可避免杂质，按照质量百分数的成分包括：Sb、Bi、Pb、AS、Sn、O、H、N,其中:Sb0.002%、Bi0.004%、Pb0.008、AS0.005%、Sn0.003%、As+Sn+Pb+Sb+Bi：0.022%、O20PPm、H1.2PPm、N60PPm。

规格为φ101.6×6.65耐热钢管的制造过程包括以下步骤：

（1）钢坯冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂Al线，Al线的添加量为2.5Kg/T钢，钢液温度1620℃时，进行VD炉真空处理，真空度50Pa，真空前加入SiCa块，SiCa块的添加量为1.3Kg/T钢，真空保持时间45min，钢液温度在1540℃时，连铸成圆管坯，冷却到室温。

（2）钢管轧制：圆管坯加热到1220℃，穿孔前温度1180℃，斜轧前温度1100℃，热定径前温度815℃。

（3）调质处理：淬火温度为920℃，加热时间为40min，之后水冷。回火温度为610℃，加热时间为95min，之后空冷。

（4）矫直：回火后趁温，在350℃～450℃时，将钢管矫直。

对规格为φ101.6×6.65耐热钢管调质处理后的性能进行测试，常温性能和0℃的冲击性能如表3所示，350℃下的高温拉伸性能如表4所示。

表3

表4

该钢管的室温性能：抗拉强度≥862MPa，屈服强度758～880MPa，延伸率≥16%；该钢管0℃的纵向全尺寸冲击性能≥60J；该钢管350℃的高温拉伸性能：抗拉强度≥720MPa，屈服强度≥600MPa，屈强比≤0.85。

本发明采用的冶炼方式保证了钢质的纯净度，生产的钢管具有优良的室温性能，强度和韧性配合好，且具有高温强度高，热稳定性能好的特点，确保了油井开采油的安全性，适合高密度油的热采领域，具有广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种耐热钢管，其特征在于，按照质量百分比的成分包括：C0.25%～0.32%、Si0.20%～0.37%、Mn0.9%～1.1%、P≤0.017%、S≤0.008%、Ni0.02%～0.1%、Cr0.9%～1.2%、Nb≤0.04%、Cu≤0.25%、Al0.02%～0.06%、Ti0.02%～0.07%、Mo0.1%～0.2%、V≤0.04%，其余为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的耐热钢管，其特征在于，不可避免的杂质包括:Sb、Bi、Pb、AS、Sn、O、H、N,其中各成分的质量百分比为:Sb≤0.01%、Bi≤0.01%、Pb≤0.015、AS≤0.015%、Sn≤0.015%、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%、O≤3OPPm、H≤2PPm、N≤150PPm。

3.一种如权利要求1-2任一所述的耐热钢管的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）钢坯冶炼：钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂Al线，钢液温度1620℃～1660℃时，进行VD炉真空处理，真空度50Pa～65Pa，真空前加入SiCa块，真空保持时间40min～50min，钢液温度在1530℃～1580℃时，连铸成圆管坯，冷却到室温；

（2）钢管轧制：圆管坯加热到1220℃～1260℃，穿孔前温度1180℃～1220℃，斜轧前温度1000℃～1180℃，热定径前温度780℃～860℃；

（3）调质处理：淬火温度为890℃～920℃，加热时间为40min～60min，之后水冷；回火温度为610℃～630℃，加热时间为80min～110min，之后空冷；

（4）矫直：回火后趁温，在350℃～450℃时，将钢管矫直。