CN109402507A - 一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法 - Google Patents
一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法,所述石油套管的化学成分按质量百分比计为:C 0.24~0.28%,Si 0.15~0.25%,Mn 0.50~0.70%,P≤0.015%,S≤0.005%,Cr 0.60~0.80%,Mo 0.15~0.25%,Ni≤0.15%,Cu≤0.20%,Al 0.01~0.04%,其余为铁和不可避免的杂质。本发明提供的抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管合金元素配比合理、纯净度高、组织均匀、偏析小、非金属夹杂物级别低且形态好、残余应力小,材料性能在具有高强度的同时具有良好的冲击韧性,并且具有良好的抗硫化氢应力腐蚀的能力,可满足含硫化氢的油气资源的开采作业需求。
Description
技术领域
本发明属于石油套管用钢技术领域,尤其涉及一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管及其制造方法。
背景技术
普通钢制套管在用于开采含硫化氢的油气资源时,套管在使用应力和硫化氢气体的作用下,往往会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断(这种现象称为硫化氢应力腐蚀),轻者造成套管柱或整口井报废,重者会造成井喷,使硫化氢随油气一同外溢,造成整台钻机及周围生态环境的巨大破坏。因此需要开发一种可抗硫化氢应力腐蚀的钢管来用于开采含硫化氢的油气资源。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管,所述石油套管的化学成分按质量百分比计为:C 0.24~0.28%,Si 0.15~0.25%,Mn 0.50~0.70%,P≤0.015%,S≤0.005%,Cr 0.60~0.80%,Mo 0.15~0.25%,Ni≤0.15%,Cu≤0.20%,Al 0.01~0.04%,其余为铁和不可避免的杂质。
进一步的,所述不可避免的杂质中包含以下含量的气体:【H】≤1.5ppm;【O】≤25ppm;【N】≤80ppm。
进一步的,所述不可避免的杂质中包含非金属夹杂物的级别分别为:A类细系≤1.5级、A类粗系≤1.5级、B类细系≤1.5级、B类粗系≤1.5级、C类细系≤1.5级、C类粗系≤1.5级、D类细系≤1.5级、D类粗系≤1.5级,并且A、B、C、D类非金属夹杂物的细系级别总数和粗系级别总数分别不大于4.0级。
进一步的,所述石油套管的屈服强度580-630MPa,抗拉强度≥670MPa,延伸率≥22%,冲击功≥60J,金相组织为回火索氏体,晶粒度≥6级。
本发明还提供一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管的制造方法,包括:
S1.冶炼管坯:将按如抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管的化学成分配置的冶炼原料经转炉冶炼工序、LF炉外精炼工序、VD真空处理工序和连铸工序,获得管坯;
S2.轧管:采用穿孔+连轧工艺,将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1220-1240℃,按5-8min/cm系数计算加热时间;出炉后经穿孔工序、连轧工序、热张减工序获得热轧态钢管;
S3.热处理:采用淬火+回火热处理工艺对热轧态钢管进行热处理;
S4.热矫直:对热处理后的钢管进行热矫直,调整矫直前冷床和辊速,保证矫直后温度大于520℃;
S5.探伤:对钢管进行超声无损探伤,探伤级别为L2级。
进一步的,所述步骤S1中的LF炉外精炼工序中,要保持炉渣的还原性,在炉渣变白至加热结束前3分钟之间,根据炉渣碱度分批加入碳化硅或电石保持白渣,保持时间≥20min,炉渣碱度控制在2.5-3.5;LF炉出钢进入真空罐的温度要求为:连铸开机第一炉按1720±5℃控制,连铸连浇炉次按1680±5℃控制。
进一步的,所述步骤S1中的VD真空处理工序中,氩气流量在钢渣发泡时流量按10-40L/min控制,在高真空度下保持时间≥15min后结束抽真空;破空后喂硅钙线80-100m,喂线速度2.5m/s,硅钙线垂直喂入钢液内;喂完硅钙线后测温取样,控制吹氩强度保持钢液蠕动且不得裸露,静吹时间≥15min;出钢温度第一炉1620~1640℃,连浇炉次1585~1595℃。
进一步的,所述步骤S1中的连铸工序中,中间包温度开浇炉次为1540~1560℃,连浇炉次为1525~1545℃;拉速为1.0-2.5m/min。
进一步的,所述步骤S2包括:
S2.1环形炉加热:将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1250℃,按5-8min/cm系数计算加热时间;
S2.2使用穿孔机穿孔;
S2.3采用连轧机连轧:
连轧工序的工艺参数为:吹硼砂压力0.65Bar,计算用量165-185g/m2,吹砂时间6S;石墨润滑速度0.6m/s,满足用量≥80g/m2;轧制毛管温度不低于1080℃;
S2.4经热张减工序生成热轧态钢管:保证终轧温度不低于800℃。
进一步的,所述环形炉加热工序中:预热段680-820℃,加热一段900-1000℃,加热二段1120-1200℃,加热三段1240-1260℃,均热段1220-1240℃,出钢钢温控制在1200-1220℃,加热时间160-180min。
进一步的,所述步骤S3中,淬火温度为870±15℃,保温时间系数0.6-0.8min/mm,根据壁厚不同计算保温时间;出炉后淬水至室温,淬水水温20-40℃,淬水时间15S;淬水后在15min内进行回火处理,回火温度为740±5℃,保温时间系数大于1.6min/mm,根据壁厚不同计算保温时间;回火出炉后空冷。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明提供的抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管合金元素配比合理、纯净度高、组织均匀、偏析小、非金属夹杂物级别低且形态好、残余应力小,材料性能在具有高强度的同时具有良好的冲击韧性,并且具有良好的抗硫化氢应力腐蚀的能力,可满足含硫化氢的油气资源的开采作业需求。
附图说明
图1为实施例1的石油套管的经调质热处理的金相组织(X500)。
具体实施方式
一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管,其化学成分按质量百分比计为:C 0.24~0.28%,Si 0.15~0.25%,Mn 0.50~0.70%,P ≤0.015%,S≤0.005%,Cr 0.60~0.80%,Mo 0.15~0.25%,Ni≤0.15%,Cu≤0.20%,Al 0.01~0.04%,其余为铁和不可避免的杂质。
石油套管的化学成分中,需要严格控制各组分的含量,对于有害元素Ni、S、P尤其需要严格控制含量,特别是S元素影响最大。C和Mn元素比例非常重要,如果C含量和Mn含量过高,则在钢材生产和设备焊接过程中,容易产生马氏体/贝氏体高强度、低韧性的显微组织,表现出很高的硬度,对设备抗硫化氢应力腐蚀不利;Mn含量过高还易形成轧制长条状MnS夹杂,Mn的中心偏析会造成严重中心带状为特征的带状组织,导致应力应变集中,促进吸氢。适当加入Cr和Mo元素可以使晶粒组织更细小,提高材料淬透性,增加组织稳定性,增强抗硫化氢应力腐蚀的能力;两者形成的MC合金碳化物,析出后钉扎位错,对于H原子是强陷阱,可以大大增加石油套管的耐硫化氢应力腐蚀能力。
本发明提供的石油套管对其中的气体含量及非金属夹杂物的要求非常严格:
(1)气体含量:【H】≤1.5ppm;【O】≤25ppm;【N】≤80ppm。
(2)非金属夹杂物的级别满足表1的要求,并且A、B、C、D类非金属夹杂物的细系级别总数和粗系级别总数分别不大于4.0级。
表1 非金属夹杂物的级别要求
(3)本发明提供的石油套管在管坯横截面的酸浸低倍试片上,无肉眼可见的气泡、夹杂、白点、翻皮、分层等缺陷;中心裂纹、中间裂纹、缩孔、皮下气泡、皮下裂纹、中心疏松、偏析分别≤1.5级。
本发明提供的石油套管成分分布均匀,偏析≤1.5级。管坯芯部夹杂物(尤其是塑性硫化物夹杂)偏聚会导致轧管内壁形成较严重的带状组织。管坯中偏聚大型夹杂物会在轧管内部形成夹层、在轧管形成内外壁裂纹、折叠等缺陷。管坯成分偏析会造成钢管内中外壁组织不均匀、维氏硬度不均匀。管坯成分偏析严重,将在轧管内壁形成严重的偏析带状组织。
制造上述石油套管包括如下步骤:
S1.冶炼管坯
将按上述石油套管的化学成分配置的冶炼原料进行转炉冶炼、LF炉外精炼、VD真空处理和连铸工序,获得管坯;
S1.1转炉冶炼
(1)生产条件:新炉前三炉、大补炉及冷炉第一炉不冶炼此钢种;
(2)装入制度:装入量43T±1T,要求铁块、废钢干燥无杂物;
(3)供氧制度:终点压枪时间不少于30秒,确保拉碳的稳定性与准确性;
(4)造渣制度:采用双渣法,全程化好渣,渣料在终点前3分钟加完。终渣碱度R=2.8~3.5;
(5)终点控制:
出钢终点:C≥0.08%,P≤0.008%,避免严重后吹超低碳出钢;
出钢温度:1620-1650℃,保证LF炉进站温度≥1540℃;
(6)脱氧合金化:
在出钢过程加入脱氧剂,根据出钢碳情况,硅铝钡钙加入量2.0~3.0kg/t,钢砂铝加入量2.0~3.0kg/t,在出钢1-2min内加完;随后加入硅锰、高锰合金、高铬合金及钼铁,至出钢2/3时确保加完所有合金,每炉钢出钢完毕加入造渣料石灰200kg、铝矾土100kg;
(7)出钢要求:
采用洁净红包出钢,大修包第一炉不得使用,严格控制转炉下渣量;出钢过程中吹氩流量200~500Nl/min;出完钢软吹3~5min,软吹流量60~120Nl/min;出钢时间控制在2.5~4min,钢包自由工位600-800mm;
S1.2LF炉外精炼
将钢包开至加热工位送电加热、测温,2~3分钟后加入白灰,白灰加入量为6-10kg/t;化渣前避免强搅拌和大电流加热,化渣后在渣面上加入碳化硅或电石进行造渣脱氧,温度在1550℃后抬电极,开大氩气搅拌1~2分钟后方可取样,根据分析结果加入相应合金进行成分微调,然后从LF炉出钢进入真空罐;
LF炉出钢进入真空罐的温度要求:连铸开机第一炉按1720±5℃控制,连铸连浇炉次按1680±5℃控制;
在精炼过程中要保持炉渣的还原性,在炉渣变白至加热结束前3分钟之间,根据炉渣碱度分批加入碳化硅或电石保持白渣,保持时间≥20min,炉渣碱度控制在2.5-3.5,最好控制在3;
在精炼过程中严格控制吹氩强度,除取样、调成分以外严禁钢水大翻,避免二次氧化;
在生产过程中C按照下限控制,调成分时注意电极、脱氧剂增碳量、渣中回硅回锰量和喂SiCa线的增Si量;Al要保证加到位,出钢前Al保持上限进VD炉;
S1.3VD真空处理
在真空罐抽真空过程中观察翻渣情况,氩气流量在钢渣发泡时流量按10-40L/min控制,在高真空度下保持时间≥15min后,结束抽真空;
破空后喂硅钙线80-100m,喂线速度2.5m/s,并确保硅钙线垂直喂入钢液内;喂完硅钙线后测温取样,控制吹氩强度保持钢液蠕动且不得裸露,静吹时间≥15min;
出钢温度要求:第一炉按1620~1640℃控制,连浇炉次按1585~1595℃控制;
采用上述工艺条件进行VD真空处理,可以降低石油套管中夹杂的气体含量,满足更严格的夹杂物要求;
S1.4连铸工序
连铸工序中的浇铸参数控制如下:
(1)中间包下水口插入深度保证在90-110mm之间,做好勤加、少加、均匀加的操作,结晶器液面确保黑渣操作、无亮面、下渣良好;
(2)液相线温度为1506℃,钢水过热度按15-40℃控制,第一炉过热度可提高20℃,操作中确保拉速与温度相匹配,即高温慢拉,低温快拉;中间包最低与最高温度按表2控制:
表2 中间包温度控制
(3)目标拉速、二冷配方、结晶器保护渣种类及结晶器电搅参数(四期连铸)要求如表3所示:
表3 目标拉速、二冷配方、保护渣种类及电搅参数控制
连铸工序工艺要求:
(1)连铸工序全过程使用氩封长水口浇注,禁止敞浇;长水口与钢包下水口密封良好;钢包开浇后中间包钢液到1/2高度时加入低碳中包覆盖剂,以后陆续补加覆盖剂,确保钢液不裸露;
(2)中间包开浇钢水液面高度≥500mm,中间包浇铸液位不低于850mm,换包前中间包保持满液位,停浇时中间包液面高度在250-300mm之间;
(3)钢包浇铸末期认真观察冲击区液面翻动情况,确保来渣时及时关闭滑动水口,防止钢包大量下渣;经常测量中间包渣层,下渣较多时要及时进行排渣操作;
(4)第一时间使用结晶器自动液位控制,保证自动液位正常,若自动液位不正常不能用来制备本发明的石油套管的管坯;
(5)开浇第一炉的前20吨不能用来制备本发明的石油套管的管坯,中间包浇铸时间不得大于10小时;
(6)管坯定尺应热切到位,管坯清理时采用砂磨清理,不得动火,如果需切割单倍尺,则保证在废品侧300mm以上的位置进行处理;头尾坯必须切尽,保证切头大于2m,切尾大于3m,如果中途有换水口情况,则必须保证该段管坯单独标识,头尾坯与换水口段管坯不得与合格管坯混合摆放;
(7)管坯采用缓冷,提前放入一层热管坯预热缓冷坑,生产中及时将下冷床的管坯吊入缓冷坑,管坯入坑完毕立即加上缓冷坑保温盖;缓冷时间不低于24小时,管坯出坑温度小于100℃;
S2.轧管
采用穿孔+连轧工艺,将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1220-1240℃,按5-8min/cm系数计算加热时间;出炉后经穿孔工序、连轧工序、热张减工序成形内外表面质量良好的热轧态钢管,方便后续进行热处理调质处理;具体包括:
S2.1环形炉加热:将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1250℃,按5-8min/cm系数计算加热时间;
环形炉加热工序的加热控制具体如下:预热段680-820℃,加热一段900-1000℃,加热二段1120-1200℃,加热三段1240-1260℃,均热段1220-1240℃,出钢钢温控制在1200-1220℃,加热时间160-180min;
优选的,预热段温度控制在中下限范围;
S2.2使用穿孔机穿孔:精心调试设备,确保顶杆中心线、毛管中心线与轧制线重合;
顶头装配间隙要求:≤0.6mm,观察顶头密封,不得漏水进入毛管内;
穿孔工序的主要参数控制如下:轧制转速0.9-1.0m/s,抛钢转速0.62-0.70m/s,穿孔毛管温度不低于1160℃;
S2.3采用连轧机连轧:
采用新芯棒4支,冷却润滑,芯棒温度80-120℃,芯棒经石墨润滑后全干且不带水;
调整前台芯棒及毛管的支撑辊高度,确保芯棒插棒期间不剐蹭毛管内表面;
连轧工序的工艺参数为:吹硼砂压力0.65Bar,计算用量165-185g/m2,吹砂时间6S;石墨润滑速度0.6m/s,满足用量≥80g/m2;轧制毛管温度不低于1080℃;
优选的,连轧机冷却水修正为G4抛钢后开水冷却,避免浇到轧管上造成温降;
S2.4经热张减工序生成热轧态钢管;
定径后外径、壁厚、长度,进行首检,检测合格后正常生产;调整入口辊速、辊速、适当降低除鳞压力和轧辊冷却水等参数,保证终轧温度不低于800℃,在单一奥氏体区完成定径轧制变形,避免生成严重轧态带状组织;
优选的,轧机和张减机的高压除鳞压力≥12MPa,保证高钢级表面质量;
S3.热处理
采用淬火+回火热处理工艺对热轧态钢管进行热处理,具体工艺包括:淬火温度为870±15℃,保温时间系数0.6-0.8min/mm,根据壁厚不同计算保温时间;出炉后淬水至室温,淬水水温20-40℃,淬水时间15S;为了保证淬水弯曲度小于2mm/m,需要合理调整好内外冷却水压力和流量大小,使内外冷却均匀一致;淬水后在15min内进行回火处理,回火温度为740±5℃,保温时间系数大于1.6min/mm,根据壁厚不同计算保温时间,回火采取低温+长时保温原则,可以保证回火充分性和组织性能的稳定性,降低材料至合适屈强比;回火出炉后空冷;
在热处理工序中,淬火温度选择870℃±15℃,比相变点795℃的温度高80℃左右;并采用20-40℃的水温以及内喷+浸入的淬水方式对淬火后的钢管进行淬水降温;上述淬火和淬水工艺配合,可以在成分一定条件下得到更多马氏体组织;
本发明采用独特的热处理技术,获得均匀一致的回火索氏体组织和细小晶粒,以达到高强高韧的平衡效果,保证钢管的各项力学性能和抗硫化氢应力腐蚀性能;
S4.热矫直:调整矫直前冷床和辊速,保证矫直后温度大于520℃,依靠自身温度消除矫直残余加工应力;
在本发明中,采用热矫直,并使终矫温度大于520℃,可以大大减轻材料内残余的组织应力和热应力,从而克服高强度套管处在硫化氢应力腐蚀敏感区的技术难题,使钢管具有非常优异的抗硫化氢应力腐蚀性能和抗挤毁性能;
S5.探伤
钢管内外的裂纹、内折、外折、凸包、较深的麻面、青线、擦伤等都将对材料抗硫化氢应力腐蚀十分敏感,因此采用超声无损探伤,并将探伤提高到最高等级L2,可以有效控制产品质量,降低风险;
超声无损探伤采用UNC350英国进口超声波探伤机,内外表面纵横向探伤高等级L2级,及全长100%以上测壁厚,保证本发明的石油套管的内外表面光洁度和壁厚均匀性,满足使用环境要求。
石油套管性能评价
采用上述制造方法,按表4所示的化学成分,生产实施例1-5的石油套管,石油套管的外径为220mm。
表4 实施例1-5的管坯的化学成分(wt%)
C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | Cu | Al | |
实施例1 | 0.25 | 0.20 | 0.60 | 0.012 | 0.003 | 0.70 | 0.19 | 0.004 | 0.05 | 0.023 |
实施例2 | 0.26 | 0.22 | 0.58 | 0.009 | 0.002 | 0.72 | 0.22 | 0.006 | 0.02 | 0.025 |
实施例3 | 0.25 | 0.21 | 0.62 | 0.008 | 0.003 | 0.68 | 0.21 | 0.007 | 0.04 | 0.022 |
实施例4 | 0.24 | 0.15 | 0.50 | 0.015 | 0.005 | 0.60 | 0.25 | 0.008 | 0.20 | 0.010 |
实施例5 | 0.28 | 0.25 | 0.70 | 0.007 | 0.003 | 0.80 | 0.15 | 0.150 | 0.05 | 0.040 |
(1)对实施例1-5的石油套管进行检测,结果见表5和表6。
表5 实施例1-5的石油套管的性能检测结果
屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 延伸率/% | 0℃纵向冲击功/J | |
API标准 | 552-655 | ≥655 | ≥18 | ≥21 |
实施例1 | 598 | 705 | 24 | 76 |
实施例2 | 586 | 700 | 25 | 68 |
实施例3 | 592 | 712 | 26 | 73 |
实施例4 | 603 | 703 | 24 | 70 |
实施例5 | 588 | 720 | 26 | 78 |
由表5的性能检测结果可知,本发明提供的石油套管的综合性能良好。
表6 实施例1-5的石油套管稳定的非金属夹杂检验级别
(2)采用金相显微镜对生产实施例1的石油套管的经调质热处理的钢管进行检测,结果见附图1。
由附图1可知,实施例1的石油套管的金相组织(X500)为均匀细小回火索氏体组织,晶粒度9级。
(3)抗硫化氢应力腐蚀性能评价
将实施例1-5的石油套管的抗硫化氢应力腐蚀测试试样在标准NACETM0177-2016A溶液中(0.5wt%CH3COOH+5.0wt%NaCl),加载应力为441.6MPa(80%SMYS=80%552MPa)时,5个试样经720h试验后均未发生断裂,用10倍放大镜观察均未发现垂直于试样表面拉应力方向的裂纹。
由上述检测结果可知,本发明的石油套管冶炼钢质纯净,合金元素配比合理,调质组织为均匀细小的回火索氏体组织,材料性能在具有高强度的同时具有良好的冲击韧性,并且具有较好的耐腐蚀性能,可以满足特殊工况下使用,完全满足API标准要求的常规力学性能和特殊抗酸组织要求。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管,其特征在于,所述石油套管的化学成分按质量百分比计为:C 0.24~0.28%,Si 0.15~0.25%,Mn 0.50~0.70%,P≤0.015%,S≤0.005%,Cr 0.60~0.80%,Mo 0.15~0.25%,Ni≤0.15%,Cu≤0.20%,Al 0.01~0.04%,其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的石油套管,其特征在于,所述不可避免的杂质中包含以下含量的气体:【H】≤1.5ppm;【O】≤25ppm;【N】≤80ppm。
3.根据权利要求1所述的石油套管,其特征在于,所述不可避免的杂质中包含非金属夹杂物的级别分别为:A类细系≤1.5级、A类粗系≤1.5级、B类细系≤1.5级、B类粗系≤1.5级、C类细系≤1.5级、C类粗系≤1.5级、D类细系≤1.5级、D类粗系≤1.5级,并且A、B、C、D类非金属夹杂物的细系级别总数和粗系级别总数分别不大于4.0级。
4.根据权利要求1-3任一所述的石油套管,其特征在于,所述石油套管的屈服强度580-630MPa,抗拉强度≥670MPa,延伸率≥22%,冲击功≥60J,金相组织为回火索氏体,晶粒度≥6级。
5.一种抗硫化氢应力腐蚀80钢级石油套管的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括:
S1.冶炼管坯:将按如权利要求1-4任一所述的石油套管的化学成分配置的冶炼原料经转炉冶炼工序、LF炉外精炼工序、VD真空处理工序和连铸工序,获得管坯;
S2.轧管:采用穿孔+连轧工艺,将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1220-1240℃,按5-8min/cm系数计算加热时间;出炉后经穿孔工序、连轧工序、热张减工序获得热轧态钢管;
S3.热处理:采用淬火+回火热处理工艺对热轧态钢管进行热处理;
S4.热矫直:对热处理后的钢管进行热矫直,调整矫直前冷床和辊速,保证矫直后温度大于520℃;
S5.探伤:对钢管进行超声无损探伤,探伤级别为L2级。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S1中的LF炉外精炼工序中,要保持炉渣的还原性,在炉渣变白至加热结束前3分钟之间,根据炉渣碱度分批加入碳化硅或电石保持白渣,保持时间≥20min,炉渣碱度控制在2.5-3.5;LF炉出钢进入真空罐的温度要求为:连铸开机第一炉按1720±5℃控制,连铸连浇炉次按1680±5℃控制。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S1中的VD真空处理工序中,氩气流量在钢渣发泡时流量按10-40L/min控制,在高真空度下保持时间≥15min后结束抽真空;破空后喂硅钙线80-100m,喂线速度2.5m/s,硅钙线垂直喂入钢液内;喂完硅钙线后测温取样,控制吹氩强度保持钢液蠕动且不得裸露,静吹时间≥15min;出钢温度第一炉1620~1640℃,连浇炉次1585~1595℃。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S1中的连铸工序中,中间包温度开浇炉次为1540~1560℃,连浇炉次为1525~1545℃;拉速为1.0-2.5m/min。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
S2.1环形炉加热:将切好的管坯装入环形炉加热至最佳热塑性温度区域1250℃,按5-8min/cm系数计算加热时间;
S2.2使用穿孔机穿孔;
S2.3采用连轧机连轧:
连轧工序的工艺参数为:吹硼砂压力0.65Bar,计算用量165-185g/m2,吹砂时间6S;石墨润滑速度0.6m/s,满足用量≥80g/m2;轧制毛管温度不低于1080℃;
S2.4经热张减工序生成热轧态钢管:保证终轧温度不低于800℃。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述环形炉加热工序中:预热段680-820℃,加热一段900-1000℃,加热二段1120-1200℃,加热三段1240-1260℃,均热段1220-1240℃,出钢钢温控制在1200-1220℃,加热时间160-180min。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109852890A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-07 | 鞍钢股份有限公司 | 一种提高输油用管线l450m钢板低温韧性的方法 |
CN110331249A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-15 | 石钢京诚装备技术有限公司 | 一种石油套管钢26CrMoVTiB的冶炼方法 |
CN110484818A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-22 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种石油防喷器胶芯支撑体用钢及其生产方法 |
CN110964984A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-07 | 本钢板材股份有限公司 | 一种中、大型汽车轴套用钢sae4160m及其生产工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001059136A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-03-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐硫化水素腐食性および耐炭酸ガス腐食性能に優れたCr含有油井管用鋼 |
JP2006283148A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Nippon Steel Corp | Crフリー耐サワー特性に優れた溶接鋼管 |
CN1948538A (zh) * | 2006-11-03 | 2007-04-18 | 天津钢管集团有限公司 | 抗硫化氢应力腐蚀的石油钢管及其制造方法 |
CN103205648A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-17 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种含稀土耐湿h2s腐蚀l450qs管线用无缝钢管及其生产方法 |
-
2018
- 2018-11-07 CN CN201811319725.1A patent/CN109402507A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001059136A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-03-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐硫化水素腐食性および耐炭酸ガス腐食性能に優れたCr含有油井管用鋼 |
JP2006283148A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Nippon Steel Corp | Crフリー耐サワー特性に優れた溶接鋼管 |
CN1948538A (zh) * | 2006-11-03 | 2007-04-18 | 天津钢管集团有限公司 | 抗硫化氢应力腐蚀的石油钢管及其制造方法 |
CN103205648A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-17 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种含稀土耐湿h2s腐蚀l450qs管线用无缝钢管及其生产方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109852890A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-07 | 鞍钢股份有限公司 | 一种提高输油用管线l450m钢板低温韧性的方法 |
CN110331249A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-15 | 石钢京诚装备技术有限公司 | 一种石油套管钢26CrMoVTiB的冶炼方法 |
CN110331249B (zh) * | 2019-07-26 | 2021-10-08 | 石钢京诚装备技术有限公司 | 一种石油套管钢26CrMoVTiB的冶炼方法 |
CN110484818A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-22 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种石油防喷器胶芯支撑体用钢及其生产方法 |
CN110484818B (zh) * | 2019-09-03 | 2020-08-14 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种石油防喷器胶芯支撑体用钢及其生产方法 |
CN110964984A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-07 | 本钢板材股份有限公司 | 一种中、大型汽车轴套用钢sae4160m及其生产工艺 |
CN110964984B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-09-24 | 本钢板材股份有限公司 | 一种中、大型汽车轴套用钢sae4160m及其生产工艺 |
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