CN108118251B - 一种高强高韧射孔枪管及其制造方法 - Google Patents

一种高强高韧射孔枪管及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧射孔枪管，其化学元素质量百分配比为：C：0.15％‑0.22％、Si：0.1％‑0.4％、Mn：0.5％‑1％、Cr：0.3％‑0.7％、Mo：0.3％‑0.7％、Nb：0.01％‑0.04％、V：0.1％‑0.2％、Ti：0.02％‑0.05％、B：0.0015％‑0.005％、Al：0.01％‑0.05％、Ca：0.001％‑0.004％、N≤0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相应地，本发明还公开了一种上述的高强高韧射孔枪管的制造方法。本发明所述的高强高韧射孔枪管的强度高，韧性好，周向强度均匀，适用于石油勘探与开采领域的应用。

Description

一种高强高韧射孔枪管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种射孔枪管及其制造方法，尤其涉及一种用于石油开采领域的射孔枪管及其制造方法。
背景技术
射孔是石油勘探与开发系统工程中极其重要的一项技术，是提高油气井采收率的重要手段之一。射孔作业中射孔枪管作为弹架对射孔方向进行定位，保护射孔火工器件不受井内流体浸泡、承受压力和减轻射孔作业时对井下套管的损害，并在爆炸过程中保护油层套管。由于其工作条件恶劣，枪管除了受介质腐蚀、井温及压力的影响外，主要威胁来自射孔弹发射时产生的高压及巨大冲击波，因此对射孔枪管的质量、强度和韧性尤其是横向冲击韧性要求非常严格。
对于射孔枪管的要求不仅只是抗压能力强，而且还需要射孔枪管可抵御深井和射孔弹发射时产生的高压环境，而且抗膨胀变形能力强，有效防止卡井现象发生。此外，除了对射孔枪管的强度有所要求以外，也期望能够降低枪体壁厚，提高射孔质量。因此，射孔枪管在要求高强度的同时也需具有高的韧性匹配，因为高强度射孔枪管韧性不足，尤其是横向冲击韧性低时会导致射孔孔眼毛刺高甚至枪体开裂，造成卡井等事故。另外射孔枪管出于射孔质量的考虑，还对枪管的周向强度均匀性要求较高。
公开号为CN103352169A，公开日为2013年10月16日，名称为“射孔枪管管体用无缝钢管材料及其热处理方法”的中国专利文献公开了一种射孔枪管管体用无缝钢管材料，通过该专利文献所公开的技术方案所制备得到的射孔枪管管体用无缝钢管的强度达到150钢级，但是其工艺复杂，采用两次调质热处理，成本较高。
公开号为CN103614631A，公开日为2014年3月5日，名称为“含稀土射孔枪管体材料及其制备方法”的中国专利文献公开了一种含稀土射孔枪管体材料，其采用加入稀土元素以改善夹杂物形态，提高韧性指标。但是此专利文献所公开的射孔枪管屈服强度在863～882MPa，抗拉强度在951～965MPa。
公开号为JP11131189A，公开日为1999年5月18日，名称为：“钢管及其制造方法”的日本专利文献公开了一种钢管，其采用在400-750℃范围内加热，然后在20％或60％变形量以上的范围内进行轧制，生产出屈服强度950Mpa以上、具有良好韧性的钢管产品。然而该专利文献所公开的工艺由于加热温度较低，轧制难度较大，难以大批量工业化生产，同时由于轧制温度较低，易产生马氏体组织。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高强高韧射孔枪管，其强度高，韧性佳，且射孔枪管周向强度均匀。
基于上述发明目的，本发明提供了一种高强高韧射孔枪管，其化学元素质量百分比为：
C：0.15％-0.22％、Si：0.1％-0.4％、Mn：0.5％-1％、Cr：0.3％-0.7％、Mo：0.3％-0.7％、Nb：0.01％-0.04％、V：0.1％-0.2％、Ti：0.02％-0.05％、B：0.0015％-0.005％、Al：0.01％-0.05％、Ca：0.001％-0.004％、N≤0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明所述的高强高韧射孔枪管的各化学元素的设计原理为：
C：在本发明所述的技术方案中，C为析出物形成元素，可以提高钢的强度，当C的质量百分比低于0.15％时，会使淬透性降低，从而降低韧性，使得本发明所述的高强高韧射孔枪管的强度难以达到高强度要求；当C的质量百分比高于0.22％时，C与Cr、Mo形成大量粗化的析出物，并显著加重钢的偏析，造成所述的高强高韧射孔枪管的韧性显著降低，难以达到高强度高韧性的要求。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，C的质量百分比控制在0.15-0.22％。
Si：Si固溶于铁素体以提高钢的屈服强度，然而，当Si的质量百分比高于0.4％时，会使加工和韧性恶化；当Si的质量百分比低于0.1％，会使钢容易氧化。因此，在本发明所输的高强高韧射孔枪管中，Si的质量百分比控制在0.1％-0.4％。
Mn：Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，在本发明所述的技术方案中，当Mn的质量百分比小于0.5％时，会显著降低钢的淬透性，降低马氏体比例从而降低韧性；当Mn的质量百分比大于1％时，则显著增加钢中的组织偏析，影响热轧组织的均匀性和冲击性能。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中对Mn的质量百分比限定在0.5-1.0％。
Cr：在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，Cr是强烈提高淬透性元素，强析出物形成元素，回火时析出析出物提高钢的强度。但当Cr的质量百分比高于0.7％时，容易在晶界析出粗大M23C6析出物，降低所述的高强高韧射孔枪管的韧性；当Cr的质量百分比低于0.3％时，则所述的高强高韧射孔枪管的钢的淬透性不足。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管Cr的质量百分比在0.3-0.7％。
Mo：在本发明所述的技术方案中，通过控制析出物及固溶强化形式来提高钢的强度及回火稳定性，由于本发明所述的高强高韧射孔枪管的碳含量较低，因此添加Mo的质量百分比高于0.7％时，容易产生偏析组织；当Mo的质量百分比低于0.3％时，则强度无法达高强度的要求。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管的Mo质量百分比在0.3-0.7％。
Nb：Nb是细晶和析出强化元素，可弥补因碳降低而引起的强度的下降，此外，V具有良好的抗回火稳定性，有利于提高所述的高强高韧射孔枪管的不同位置的强度均匀性。当Nb的质量百分比小于0.01％时，其作用效果不明显；当Nb的质量百分比高于0.04％时，则容易形成粗大的Nb(CN)，从而降低所述的高强高韧射孔枪管的韧性。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管的Nb的质量百分比在0.01％-0.04％。
V：V是典型的析出强化元素，可弥补因碳降低而引起的强度的下降。此外，V具有良好的抗回火稳定性，有利于提高所述的高强高韧射孔枪管的不同位置的强度均匀性。当V的质量百分比小于0.1％时，则强化效果难以使本发明所述的高强高韧射孔枪管的强度达到高强度要求；当V的质量百分比高于0.2％时，则容易形成粗大的V(CN)，从而降低所述的高强高韧射孔枪管的韧性。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管的V的质量百分比限定在0.1％-0.2％。
Ti：Ti是强碳氮化物形成元素，显著细化奥氏体晶粒，可弥补因碳降低而引起的强度的下降，当Ti的质量百分比高于0.05％时，易形成粗大的TiN，降低本发明所述的高强高韧射孔枪管的韧性。
B：B也可以显著提高淬透性，在本发明所述的技术方案中，B用于解决因C的含量较低所带来的淬透性差的问题。由于B的质量百分比低于0.0015％时，提高淬透性作用不显著；当B的质量百分比高于0.005％时，易形成BN脆性相，降低所述的高强高韧射孔枪管的韧性。因此，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中B的质量百分比控制在0.0015％-0.005％。
Al：Al是良好的脱氧固氮元素，可细化晶粒，因此，本发明所述的技术方案中控制Al的质量百分比为0.01～0.05％。
Ca：在本发明所述的技术方案中，Ca可以净化钢液，促使MnS球化，提高本发明所述的高强高韧射孔枪管的冲击韧性，但Ca的质量百分比高于0.004％时，易形成粗大的非金属夹杂物。
N：N是钢中的有害杂质元素，含量过高会钢的韧性，因此控制N的质量百分比为N≤0.008％
在本发明所述的技术方案中，不可避免的杂质主要包括P和S，不利于本发明所述的高强高韧射孔枪管的韧性提高，因此，其质量百分比控制在：P≤0.015，S≤0.003。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其还满足0<(Ti-3.4N)<0.025％。为了保证Ti和N的充分结合，以避免B和N形成BN脆性相而降低钢材的韧性，因此，本发明中对Ti和N进行了进一步限定，Ti和N还需要满足上述公式。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其还满足Ca/S≥1.5。
为了进一提高本发明所述的高强高韧射孔枪管的韧性，本案发明人发现通过对Ca和S元素间质量百分比比值的限定，可以进一步提高Ca消除MnS夹杂物的作用效果，因此，本发明所述的高强高韧射孔枪管中还满足Ca/S≥1.5。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其微观组织为回火索氏体。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其晶粒级别在9级以上，所述高强高韧射孔枪管中的MnS夹杂物的级别在0.5级以下。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其屈服强度为896-1103MPa，抗拉强度≥965MPa，0度横向夏比冲击功≥130J，所述高强高韧射孔枪管的屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其屈服强度为965-1173MPa，抗拉强度≥1034MPa，0度横向夏比冲击功≥130J，所述高强高韧射孔枪管的屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
进一步地，在本发明所述的高强高韧射孔枪管中，其屈服强度为1069-1276MPa，抗拉强度≥1138MPa，0度横向夏比冲击功≥120J，所述高强高韧射孔枪管的屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
需要说明的是，上述屈服强度或抗拉强度的“极差”是指，沿着射孔枪管的周向方向取若干个检测点，测量这些检测点的轴向屈服强度和轴向抗拉强度，这些点的各个轴向屈服强度的最大值和最小值的差值，以及抗拉强度的最大值和最小值的差值就是“极差”，因此“极差”在60MPa以内反映了射孔枪管具有良好的强度均匀性，可以提高射孔质量。
另外，本发明的另一目的在于提供一种上文所述的高强高韧射孔枪管的制造方法，其包括步骤：
(1)冶炼；
(2)铸造：浇铸成圆坯，浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌采用的电流为600-650A，频率为8-20Hz，以降低管坯枝晶偏析，同时控制浇铸过程中的钢水过热度低于30℃；
(3)轧制；
(4)热处理；
(5)热定径。
在本发明所述的技术方案中，为了保证射孔枪管具有良好的射孔性能，因而要求射孔枪管采用的钢的横向冲击韧性较高，并且需要保持管体力学性能的稳定性。由于影响横向冲击韧性的因素比纵向冲击韧性影响因素更多，并且高强高韧射孔枪管的钢中所形成的MnS夹杂物会显著降低钢的横向冲击韧性，同时在浇铸过程中形成的枝晶偏析会在轧管后形成带状成分偏析组织，也会影响钢的横向冲击韧性，而上述两种因素对纵向冲击韧性无显著影响。
因此，为了提高本发明所述的高强高韧射孔枪管的强度和韧性，对步骤(2)中浇铸过程的工艺参数进行了控制从而降低了管坯枝晶偏析。并且，通过对化学元素成分配比的合理优化从而实现了对MnS夹杂物的控制。
需要说明的是，为了进一步降低MnS夹杂物，在步骤(1)中，可以采用电炉冶炼后，然后采用炉外精炼、真空脱气和氩气搅拌后，以降低O、H含量从而实现了MnS夹杂物的控制。此外，在步骤(1)中，本领域内技术人员还可以通过Ca处理进行夹杂物变性从而进一步降低了MnS夹杂物的含量。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在所述步骤(3)中，管坯在1200～1240℃下均热；然后穿孔，穿孔温度为1180～1240℃；控制轧制温度为950～1000℃；再加热炉温度为950-1000℃；张力减径温度为900～950℃。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在所述步骤(4)中，先淬火：淬火温度为880-920℃，保温30-60min；然后回火：回火温度为550-650℃，保温时间50-80min。
进一步地，在本发明所述的制造方法，在所述步骤(5)中，热定径温度为500-550℃。
本发明所述的高强高韧射孔枪管强度达到130ksi钢级时，屈服强度896-1103MPa，抗拉强度≥965MPa，0度横向夏比冲击功≥130J，所述高强高韧射孔枪管屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
本发明所述的高强高韧射孔枪管强度达到140ksi钢级时，屈服强度965-1173MPa，抗拉强度≥1034MPa，0度横向夏比冲击功≥130J，所述高强高韧射孔枪管的屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
本发明所述的高强高韧射孔枪管强度达到155ksi钢级时，屈屈服强度1069-1276MPa，抗拉强度≥1138MPa，0度横向夏比冲击功不小于≥120J，所述高强高韧射孔枪管的屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
此外，本发明所述的制造方法工艺简单，易于大规模生产实施，采用本发明所述的制造方法所获得的高强高韧射孔枪管具有强度高、韧性好的优点。
附图说明
图1为实施例5的高强高韧射孔枪管的微观组织照片。
图2为对比例2的常规射孔枪管的微观组织照片。
图3为对比例5的常规射孔枪管的微观组织照片。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的高强高韧射孔枪管及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-5和对比例1-5
实施例1-5的高强高韧射孔枪管和对比例1-5的常规射孔枪管采用下述步骤制得：
(1)冶炼：采用电炉进行初炼，控制各化学元素的质量百分比如表1所示，初炼后进行炉外精炼，真空脱气和氩气搅拌后，采用Ca处理进行夹杂物变性，从而降低夹杂物含量；
(2)铸造：浇铸成圆坯，浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌采用的电流为600-650A，频率为8-20Hz，以降低管坯枝晶偏析，同时控制浇铸过程中的钢水过热度低于30℃；
(3)轧制：，管坯在1200～1240℃下均热；然后穿孔，穿孔温度为1180～1240℃；控制轧制温度为950～1000℃；再加热炉温度为950-1000℃；张力减径温度为900～950℃；
(4)热处理：先淬火：淬火温度为880-920℃，保温30-60min；然后回火：回火温度为550-650℃，保温时间50-80min；
(5)热定径：热定径温度为500-550℃。
表1列出了实施例1-5的高强高韧射孔枪管和对比例1-5的常规射孔枪管钢中各化学元素的质量百分配比。
表1(wt％余量为Fe和除了P和S之外的其他不可避免杂质元素)
Figure BDA0001167566400000071
Figure BDA0001167566400000081
表2列出了各实施例和对比例的制造方法的具体工艺参数。
表2
Figure BDA0001167566400000082
Figure BDA0001167566400000091
对上述实施例1-5的高强高韧射孔枪管和对比例1-5的常规射孔枪管取样，进行各项性能测试，将试验所获得的结果列于表3中。
表3列出了实施例1-5的高强高韧射孔枪管和对比例1-5的常规射孔枪管经测试后所测得的数据结果。
表3
Figure BDA0001167566400000092
Figure BDA0001167566400000101
从表3可以看出，本案各实施例的屈服强度、抗拉强度和横向冲击功都显著高于各对比例的屈服强度、抗拉强度和横向冲击功，说明本案各实施例的强度高、韧性好。此外，各实施例屈服强度的极差在60MPa以内，并且抗拉强度的极差也在60MPa以内，说明了各实施例的周向强度均匀。
结合表1至表3可以看出，其中，对比例1的C和V的质量百分比低于本案所限定的元素质量范围，因而导致其淬透性低，热处理之后所获得的强度偏低；对比例2的C和Cr元素的质量百分比较高，导致其带状成分偏析组织严重，因此对比例2的横向冲击功显著降低，屈服强度的极差和抗拉强度的极差均较大；对比例3没有添加B和Ti元素，导致其横向冲击功降低，屈服强度的极差和抗拉强度的极差均较大；对比例4中由于Ca的质量百分比过高，导致其形成粗大的非金属夹杂物，因而使对比例4脆性增加，横向冲击功降低，此外，对比例4的Ti-3.4N＜0，因而热处理后易形成BN，不利于对比例4的强度和韧性提高；对比例5中Mo含量偏高并且Ca/S比值小于1.5，导致对比例5形成粗大的MnS夹杂物和Mo的碳化物，降低了其横向冲击韧性。
图1为实施例5的高强高韧射孔枪管的微观组织照片。如图1所示，实施例5的微观组织为回火索氏体，且不具有带状成分偏析组织，MnS夹杂物的级别在0.5级以下。
图2为对比例2的常规射孔枪管的微观组织照片。如图2所示，对比例2由于C和Cr元素的质量百分比较高，带状成分偏析组织严重。
图3为对比例5的常规射孔枪管的微观组织照片。如图3所示，对比例5中形成粗大的MnS夹杂物。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高强高韧射孔枪管，其特征在于，其化学元素质量百分配比为：
C：0.15％-0.22％、Si：0.1％-0.4％、Mn：0.5％-1％、Cr：0.3％-0.7％、Mo：0.3％-0.7％、Nb：0.01％-0.04％、V：0.1％-0.2％、Ti：0.02％-0.05％、B：0.0015％-0.005％、Al：0.01％-0.05％、Ca：0.001％-0.004％、N≤0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；
其中，各化学元素质量百分比含量还满足0<(Ti-3.4N)<0.025％；以及
Ca/S≥1.5；
所述高强高韧射孔枪管的微观组织为回火索氏体，其晶粒级别在9级以上，并且所述高强高韧射孔枪管中的MnS夹杂物的级别在0.5级以下；
所述高强高韧射孔枪管的屈服强度的极差在60MPa以内，所述高强高韧射孔枪管的抗拉强度的极差也在60MPa以内。
2.如权利要求1所述的高强高韧射孔枪管，其特征在于，其屈服强度为896-1103MPa，抗拉强度≥965MPa，0度横向夏比冲击功≥130J。
3.如权利要求1所述的高强高韧射孔枪管，其特征在于，其屈服强度为965-1173MPa，抗拉强度≥1034MPa，0度横向夏比冲击功≥130J。
4.如权利要求1所述的高强高韧射孔枪管，其特征在于，其屈服强度为1069-1276MPa，抗拉强度≥1138MPa，0度横向夏比冲击功≥120J。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的高强高韧射孔枪管的制造方法，其特征在于，包括步骤：
(1)冶炼；
(2)铸造：浇铸成圆坯，浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌采用的电流为600-650A，频率为8-20Hz，以降低管坯枝晶偏析，同时控制浇铸过程中的钢水过热度低于30℃；
(3)轧制；
(4)热处理；
(5)热定径。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，管坯在1200～1240℃下均热；然后穿孔，穿孔温度为1180～1240℃；控制轧制温度为950～1000℃；再加热炉温度为950-1000℃；张力减径温度为900～950℃。
7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，先淬火：淬火温度为880-920℃，保温30-60min；然后回火：回火温度为550-630℃，保温时间50-80min。
8.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，热定径温度为500-550℃。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112708730B (zh) * 2019-10-24 2022-10-21 宝山钢铁股份有限公司 一种超高抗挤毁石油套管及其制造方法
EP4190935A1 (de) * 2021-12-06 2023-06-07 Benteler Steel/Tube GmbH Perforationspistolenrohr und perforationspistole

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58174550A (ja) * 1982-04-05 1983-10-13 Kobe Steel Ltd 高強度焼準電縫管
SU1567653A1 (ru) * 1988-08-05 1990-05-30 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Цементуема конструкционна сталь
KR100708430B1 (ko) * 2002-11-15 2007-04-18 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 피삭성이 우수한 강과 그 제조 방법
CN101532113B (zh) * 2008-03-11 2011-08-24 宝山钢铁股份有限公司 一种抗挤毁石油套管及其制造方法
CN101845586A (zh) * 2009-03-25 2010-09-29 宝山钢铁股份有限公司 一种石油套管用钢、电阻焊石油套管及其制造方法
AR075976A1 (es) * 2009-03-30 2011-05-11 Sumitomo Metal Ind Metodo para la manufactura de tuberias sin costura
CN101660036B (zh) * 2009-09-16 2011-01-19 天津钢管集团股份有限公司 一种高强高韧性钢管热处理的方法
CN102776441A (zh) * 2012-08-10 2012-11-14 济钢集团有限公司 一种第三代核电站反应堆安全壳用钢板及其制造方法
CN103352169B (zh) 2013-07-05 2016-04-20 内蒙古包钢钢联股份有限公司 射孔枪管管体用无缝钢管的热处理方法
CN103614631B (zh) 2013-12-03 2015-09-30 内蒙古包钢钢联股份有限公司 含稀土射孔枪管体的制备方法
CN103938094B (zh) * 2014-04-28 2016-08-24 宝山钢铁股份有限公司 一种超高强度高韧性石油套管及其制造方法
CN103938095B (zh) * 2014-04-29 2016-08-24 宝山钢铁股份有限公司 一种165ksi钢级高强高韧钻杆及其制造方法
CN104513936B (zh) 2014-12-19 2019-04-23 宝山钢铁股份有限公司 一种屈服强度1100MPa级调质高强钢及其生产方法
CN104789875B (zh) * 2015-05-20 2017-07-28 攀钢集团成都钢钒有限公司 155ksi钢级高强韧性套管钢、套管及其制备方法
CN105441801B (zh) * 2015-11-27 2017-07-28 宝山钢铁股份有限公司 一种超高强度超高韧性石油套管及其tmcp制造方法

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