CN111154954A - 一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法 - Google Patents

一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，通过本方法对轧态钢管进行两次淬火+高温回火调质处理后，钢管具有良好的强韧性的匹配，其中抗拉强度≥1034MPa，屈服强度≥1089MPa，晶粒细小，0℃材料的横向冲击韧性达到120J，纵向冲击韧性达到140J，横纵向冲击功差异性小，钢管轴向上性能稳定，圆周四象限内硬度差≤3HRC，能够满足页岩气开采的工况要求。

Description

一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法
技术领域
本发明涉及材料冶金技术领域，尤其是涉及一种含稀土高强高韧深井页岩 气用无缝钢管热处理方法，得到的无缝钢管具有高强高韧特征。
背景技术
深井井深一般在6000m以上，同时页岩层地质条件复杂，开采难度大，套 损高，深井页岩气无缝钢管服役的苛刻条件对高性能无缝钢管的综合力学性能、 使用性能和寿命，特别是对强韧性匹配提出了极高的要求，同时由于深井井底 温度高套管要有较好的热稳定性。一般材料在强度提高的同时，塑韧性会有一 定程度的削弱，特别是当屈服强度达到150ksi钢级时，韧性不足问题更为突出。 钢的韧性往往取决于钢的纯净度、显微组织构成、晶粒取向和细化程度等多个 因素，良好强韧性匹配涉及多项材料强韧化技术的综合运用。
传统强度理论认为，钢的强度与塑性、韧性通常表现为互为消长的关系， 强度高的钢往往塑性和韧性就低，反之，为追求高的塑性和韧性，就必须牺牲 钢的强度。并且随着强度的提高，延迟断裂敏感度也会急剧增加。理论上来说， 能同时提高强度和韧性最有效的方式是细化晶粒，细化晶粒不仅可以同时提高 材料的强度和韧性，同时还会减小晶粒的取向差，即提高材料横向冲击韧性和 纵向冲击韧性的横纵比，减小钢管横纵向性能之间的差异。高钢级材料一般采 用调质工艺生产，即淬火+高温回火，通过淬火保证合金元素的固溶以及晶粒细 化，通过高温回火保证材料具有好的韧性。
发明内容
本发明的目的是提供一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方 法，使无缝钢管具有高强高韧性，能够满足页岩气开采的工况要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，所述无缝 钢管的热处理过程包括：第一次淬火→第二次淬火→高温回火→矫直。
进一步的，对轧态钢管进行第一次淬火，淬火温度为900±10℃，保温时间 为30分钟～50分钟，冷却方式为内喷外淋，冷却介质为水。
进一步的，对第一次淬火钢管进行第二次淬火，淬火温度为900±10℃，保 温时间为30分钟～50分钟，冷却方式为内喷外淋，冷却介质为水。
进一步的，所述回火的温度为660℃～680℃，保温时间70分钟～120分钟。
进一步的，所述娇直的温度≥500℃。
进一步的，需要进行调质处理的所述无缝钢管的材料的化学成分质量百分 数为：C 0.23～0.27、Si 0.17～0.37、Mn 0.45～0.65、Cr 0.8～1.2、Mo 0.60～ 0.80、V 0.06～0.10、Al 0.01～0.04、P≤0.015、S≤0.005和RE 0.006～0.010， 其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明含稀土页岩气用无缝钢管经过该种热处理后钢管具有良好的强韧性 的匹配，经过两次淬火+回火+娇直处理，使材料的晶粒更加细小达到10级，其 中抗拉强度≥1034MPa，屈服强度≥1089MPa，0℃材料的横向冲击韧性达到120J， 纵向冲击韧性达到140J，横纵向冲击功差异性小，钢管轴向上性能稳定，圆周 四象限内硬度差≤3HRC，能够满足页岩气开采的工况要求。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明进行具体描述。
钢管热处理过程包括：第一次淬火→第二次淬火→高温回火→矫直。
对轧态钢管进行两次淬火，温度为900±10℃，保温30分钟～50min，采用 内喷外淋的冷却方式，冷却介质为水，因该钢含有一定量的合金元素，因此奥 氏体化温度进行了适当的提高，以保证该温度下既能够保证合金元素全部溶于 奥氏体，又不会使晶粒过于粗大；进行两次淬火是因为，该钢的强度高韧性要 求也高，而提高钢强度和韧性最有效的方式是细化晶粒，热处理中淬火是最有 效细化晶粒的方式，两次淬火可以进一步的细化晶粒，为后续的回火做组织准 备。
两次淬火后钢管入回火炉进行回火，回火温度为660℃～680℃，保温时间 70分钟～120分钟，然后出炉，该钢要求材料韧性高，需进行高温回火，因该 钢中加入了一定量的抗回火性元素Mo和V，在高的回火温度下不仅有高的韧性， 还能保持强度下降少，即保证高强高韧。
对回火后钢管进行热娇直，娇直温度≥500℃，在此温度以上娇直可以避免 钢管应力大而产生裂纹。
对得到的深井页岩气用无缝钢管进行了5个批次的力学性能检测，得到结 果表1所示：
表1 5批次钢管力学性能测试结果
Figure BDA0002382501980000031
Figure BDA0002382501980000041
从表1可以看出，本发明的无缝钢管材料具有良好的力学性能，特别是具 有良好的强韧性匹配，材料强度高、韧性好、晶粒细小、硬度差小，满足深井 页岩气用工况要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发 明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护 范围内。

Claims (6)

1.一种含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，其特征在于，所述无缝钢管的热处理过程包括：第一次淬火→第二次淬火→高温回火→矫直。
2.根据权利要求1所述的含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，其特征在于，对轧态钢管进行第一次淬火，淬火温度为900±10℃，保温时间为30分钟～50分钟，冷却方式为内喷外淋，冷却介质为水。
3.根据权利要求2所述的含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，其特征在于，对第一次淬火钢管进行第二次淬火，淬火温度为900±10℃，保温时间为30分钟～50分钟，冷却方式为内喷外淋，冷却介质为水。
4.根据权利要求1所述的含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，其特征在于，所述回火的温度为660℃～680℃，保温时间70分钟～120分钟。
5.根据权利要求1所述的含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，其特征在于，所述娇直的温度≥500℃。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的含稀土高强高韧深井页岩气用无缝钢管热处理方法，其特征在于，需要进行调质处理的所述无缝钢管的材料的化学成分质量百分数为：C0.23～0.27、Si 0.17～0.37、Mn 0.45～0.65、Cr 0.8～1.2、Mo 0.60～0.80、V 0.06～0.10、Al 0.01～0.04、P≤0.015、S≤0.005和RE 0.006～0.010，其余为Fe和微量杂质，质量分数共计为100％。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111471839A (zh) * 2020-05-25 2020-07-31 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种提高s48c材质冲击性能的方法
CN111549293A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土140ksi钢级耐高温页岩气用无缝钢管及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101586450A (zh) * 2009-04-29 2009-11-25 天津钢管集团股份有限公司 具有高强度和高韧性石油套管及其制造方法
CN101984124A (zh) * 2010-12-03 2011-03-09 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 耐腐蚀抗挤套管
CN102144041A (zh) * 2008-09-04 2011-08-03 杰富意钢铁株式会社 油井管用马氏体系不锈钢无缝钢管及其制造方法
CN102953019A (zh) * 2012-09-25 2013-03-06 无锡润丰特种钢管有限公司 一种地质钻探用合金钢无缝钢管及其加工方法
CN103343293A (zh) * 2013-05-09 2013-10-09 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种含稀土高强高韧气瓶用无缝钢管及其生产方法
CN107338399A (zh) * 2017-06-28 2017-11-10 包头钢铁（集团）有限责任公司 含稀土高强高韧性页岩气用无缝管及其制备方法
CN110004357A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土高强高韧页岩气用无缝钢管及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102144041A (zh) * 2008-09-04 2011-08-03 杰富意钢铁株式会社 油井管用马氏体系不锈钢无缝钢管及其制造方法
CN101586450A (zh) * 2009-04-29 2009-11-25 天津钢管集团股份有限公司 具有高强度和高韧性石油套管及其制造方法
CN101984124A (zh) * 2010-12-03 2011-03-09 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 耐腐蚀抗挤套管
CN102953019A (zh) * 2012-09-25 2013-03-06 无锡润丰特种钢管有限公司 一种地质钻探用合金钢无缝钢管及其加工方法
CN103343293A (zh) * 2013-05-09 2013-10-09 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种含稀土高强高韧气瓶用无缝钢管及其生产方法
CN107338399A (zh) * 2017-06-28 2017-11-10 包头钢铁（集团）有限责任公司 含稀土高强高韧性页岩气用无缝管及其制备方法
CN110004357A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土高强高韧页岩气用无缝钢管及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111549293A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种含稀土140ksi钢级耐高温页岩气用无缝钢管及其制备方法
CN111471839A (zh) * 2020-05-25 2020-07-31 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种提高s48c材质冲击性能的方法
CN111471839B (zh) * 2020-05-25 2022-03-18 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种提高s48c材质冲击性能的方法

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