CN115161563A - 一种95KSI超级13Cr套管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种95KSI超级13Cr套管及其制造方法,以重量百分比计,95KSI超级13Cr套管的成分如下:C≤0.02%,Mn 0.35‑0.50%,Si 0.20‑0.40%,P≤0.015%,S≤0.002%,Ni 5.0‑6.0%,Cr 11.50‑12.50%,Mo 1.50‑2.50%,Ti0.08‑0.20%,V≤0.10%。本发明可以填补国内95KSI超级13Cr套管的空白,且通过对95KSI超级13Cr套管的成分重新进行设计,降低Cr、Mo等促进铁素体形成的元素,控制N、V等微量元素,减少P、S等有害元素,铁素体含量为0%,满足铁素体不超过5%的标准要求。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域,具体涉及一种95KSI超级13Cr套管及其制造方法。
背景技术
随着油气资源需求的日益增长,油气田的开发逐渐向纵深发展,工况环境变得更为苛刻,这对油管用材料的耐蚀性提出了更高要求。超级13Cr与普通马氏体不锈钢相比,碳含量大幅度降低,W(C)最高为0.03%,增加了W(Ni) (4.5-6.5%)和W(Mo)(1.5-3.0%),使得其在强度、硬度提高的同时,其韧性得到了改善。由于超级13Cr马氏体不锈钢管具有高强度、低温韧性及较好的耐蚀性等特点,因此其在含CO2微低含H2S高压高温油气井中得到了广泛应用。
依据ISO13680:2010《石油和天然气工业用作管套管道和接箍的耐腐合金无缝钢管交货技术条件》第一组别的马氏体不锈钢技术要求,13-5-2(超级13Cr)系列包含了3个钢级:80KSI、95KSI、110KSI,目前国内生产比较成熟的为110KSI钢级,超级13Cr110KSI钢级的钢管,屈服强度范围为 758-862MPa,硬度为26-32HRC,仅适用于PH值≥4.7且H2S分压≤0.3PSI 的微酸性环境,根据相关油服标准,此钢级主要是应用于抗CO2的腐蚀;超级13Cr95KSI钢级的钢管,屈服强度范围为655-724MPa,硬度为≤27HRC,可适用于PH值≥3.5且H2S分压≤1.5PSI的酸性环境,应用范围更广。但是,由于超级13Cr合金含量高,95KSI生产难度更大,则95KSI超级13Cr套管及其制造在国内尚属空白。
因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种95KSI超级13Cr套管及其制造方法,以填补国内95KSI超级13Cr套管的空白。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种95KSI超级13Cr套管,以重量百分比计,95KSI超级13Cr套管的成分如下:C≤0.02%,Mn 0.35-0.50%,Si 0.20-0.40%,P≤0.015%,S≤0.002%, Ni 5.0-6.0%,Cr11.50-12.50%,Mo 1.50-2.50%,Ti 0.08-0.20%,V≤0.10%。
可选地,室温下,所述95KSI超级13Cr套管的屈服强度为698-712MPa,抗拉强度为792-803MPa,断后伸长率大于25%,硬度为22-25HRC;在-10℃下的冲击功大于180J。
本发明还提供了一种如上所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,以具有上述成分的管坯为原料,所述制造方法包括:采用CPE顶管法将管坯制成所需规格的管材的成管步骤,以及管材的调质处理步骤。
可选地,所述管坯的加工方法如下:以废钢和生铁为原料,进行熔炼得到钢水,将所得钢水进行炉外精炼,并在炉外精炼过程中按照设计的所述套管成分的重量配比加入SiMn合金、低碳铬铁、钒铁、钛铁、钼铁、铌铁以得到所述95KSI超级13Cr套管的成分配比,炉外精炼后所得合金液再依次经过真空脱气和模铸工序得到管坯。
可选地,熔炼采用电弧炉和感应炉,以重量百分比计,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水中的C≤0.08%,P≤0.005%,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水温度不小于1640℃;感应炉配返回料,感应炉熔炼结束后的出炉钢水温度为 1550℃;优选地,炉外精炼采用AOD炉或VOD炉,炉外精炼过程采用Al 粉、CaSi粉进行渣面脱氧,炉外精炼的温度不小于1620℃;更优选地,真空脱气处理采用真空炉,真空炉的真空度小于0.5乇。
可选地,所述成管步骤中,将所述管坯依次进行加热、穿孔、顶管、松棒、再加热、减径、冷却、锯切和矫直处理。
可选地,所述加热采用中径环形炉均匀加热,加热温度为1150-1260℃,保温时间为4-10h;优选地,所述穿孔采用锥形穿孔机,穿孔时,喂入角为 5-15°,碾轧角为8-15°,毛管外径为140-300mm,毛管壁厚为10-42mm,顶头直径为90-230mm,辊距为120-260mm,导板距为120-280mm,顶前压下量≤10%。
可选地,所述顶管采用三辊、大齿条下传动,机架数为5-14架,顶管后所得荒管的外径为100-270mm,荒管的壁厚为4-25mm;优选地,所述顶管的开顶温度≥950℃;更优选地,进行所述顶管时,首先对芯棒进行预热处理,预热温度为300-650℃。
可选地,所述再加热采用步进式加热炉,再加热的温度为850-1000℃,保温时间为15-30min;优选地,所述减径采用12机架三辊微张力减径机,减径机的减径率不大于15%;更优选地,减径机的扎制速度为0.2-2.0m/s。
可选地,所述管材的调质步骤中,将所述成管步骤得到的管材进行如下调质处理:首先加热至900-1050℃并保温1-3h,然后采用水冷淬火方式进行淬火处理,淬火时间不大于5min,然后进行回火处理,回火处理的温度为 500-700℃并保温2-8h。
有益效果:
1、本发明通过对95KSI超级13Cr套管的成分重新进行设计,降低Cr、 Mo等促进铁素体形成的元素,控制N、V等微量元素,减少P、S等有害元素,铁素体含量为0%,满足铁素体不超过5%的标准要求。
2、本发明利用CPE纵轧延伸率大的特点,采用大变形量确保钢管材料致密性,钢管尺寸精度高,同时通过管坯加热温度的控制,采用钼基顶头进行穿孔等措施,套管内外表面质量好,无轧制缺陷和内螺旋。
3、本发明采用水冷淬火方式代替传统的空冷、风冷,热处理后的套管全截面性能均匀,硬度波动≤2HRC,强度、冲击韧性、晶粒度等均达到了 ISO13680:2010标准的13-5-2(超级13Cr)95KSI钢级要求。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。其中:
图1为本发明实施例1所得套管于500放大倍数下的显微组织图;
图2为本发明实施例1所得套管于20000放大倍数下的显微组织图;
图3为本发明实施例2所得套管于500放大倍数下的显微组织图;
图4为本发明实施例2所得套管于20000放大倍数下的显微组织图。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例,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所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为确保超级13Cr 95KSI套管的组织、性能要求,根据舍弗勒相图需要降低Cr、Mo等促进铁素体形成的元素,防止δ-铁素体的产生,但在不锈钢中 Cr、Mo元素又能有效提高材料的抗氧化性和耐腐蚀性,因此在成分设计时 Cr、Mo元素按照标准范围要求的中下限进行控制;同时通过对N、V等微量元素的控制,可有效减少热处理后的性能波动;除以上主元素外,还需要尽量降低钢中P、S等有害元素含量。
本发明对95KSI超级13Cr套管的成分进行重新设计,95KSI超级13Cr 套管的成分标准要求如表1所示,在保证材料抗氧化和抗腐蚀的性能的前提下,降低Cr、Mo等促进铁素体的形成的元素,同时对N、V等微量元素进行控制,减少P、S等有害元素等,最终达到减少铁素体析出、避免其它相的产生目的。
如表1所示,本发明95KSI超级13Cr套管的成分设计如下:以重量百分比计,95KSI超级13Cr套管的成分如下:C≤0.02%,Mn 0.35-0.50%(比如0.35%、0.40%、0.45%、0.50%以及任意两端点值之间的区间值),Si 0.20-0.40%(比如0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%以及任意两端点值之间的区间值),P≤0.015%,S≤0.002%,Ni 5.0-6.0%(比如5.0%、5.2%、 5.4%、5.6%、5.8%、6.0%以及任意两端点值之间的区间值),Cr11.50-12.50% (比如11.5%、11.7%、12.0%、12.2%、12.5%以及任意两端点值之间的区间值),Mo 1.50-2.50%(比如1.5%、1.7%、2.0%、2.2%、2.5%以及任意两端点值之间的区间值),Ti 0.08-0.20%(比如0.08%、0.10%、0.12%、0.15%、 0.18%、0.20%以及任意两端点值之间的区间值),V≤0.10%。
表1 95KSI超级13Cr套管的成分设计
本发明还提供了一种如上所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,以具有如上所述成分的管坯为原料,其制造方法包括:采用CPE顶管法将管坯制成所需规格的管材的成管步骤,以及管材的调质处理步骤。
本发明95KSI超级13Cr套管的制造方法具体包括以下步骤:
步骤一,管坯:以废钢和生铁为原料,进行熔炼得到钢水,将所得钢水进行炉外精炼,并在炉外精炼过程中按照设计的所述套管成分的重量配比加入SiMn合金、低碳铬铁、钒铁、钛铁、钼铁、铌铁以得到所述95KSI超级 13Cr套管的成分配比,炉外精炼后所得合金液再依次经过真空脱气和模铸工序得到管坯。
本发明具体实施例中,步骤一中,熔炼采用电弧炉和感应炉,以重量百分比计,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水中的C≤0.08%,P≤0.005%,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水温度不小于1640℃;感应炉配返回料,感应炉熔炼结束后的出炉钢水温度为1550℃。
优选地,炉外精炼采用AOD炉或VOD炉进行冶炼,并吹氩搅拌,根据初始成分粗调成分;炉外精炼过程采用Al粉、CaSi粉进行渣面脱氧,禁止使用含C脱氧剂,按目标设计成分调整钢水成分,炉外精炼的温度不小于 1620℃。
更优选地,真空脱气处理采用真空炉,真空炉的真空度小于0.5乇,浇筑处理采用模铸全程保护。
本发明采用超高功率电弧炉进行冶炼,并通过在真空条件下吹氧脱氮、吹氩搅拌、炉外精炼、真空脱气等纯净钢生产工艺,降低钢中的碳含量、夹杂物及气体。
步骤二,成管:采用CPE顶管法成管,在成管过程中,将步骤一所得管坯依次进行加热、穿孔、顶管、松棒、再加热、减径、冷却、锯切和矫直处理。
本发明利用CPE纵轧延伸率大的特点,采用大变形量确保钢管材料致密性,变形比达到4-12,钢管尺寸精度高。
本发明具体实施例中,加热采用中径环形炉均匀加热,加热温度为 1150-1260℃(比如1150℃、1180℃、1200℃、1220℃、1240℃、1260℃以及任意两端点值之间的区间值),保温时间为4-10h(比如4h、5h、6h、7h、 8h、9h、10h以及任意两端点值之间的区间值)。采用上述加热处理,可以有效地防止加热温度过高产生δ-铁素体。δ-铁素体大量析出会造成钢的热塑性下降,同时降低了钢的强度并恶化钢的横向韧性和耐腐蚀性,最终在穿孔过程中由于两相区变形不协调在奥氏体和δ-铁素体相界出现裂纹。
本发明具体实施例中,穿孔采用锥形穿孔机,穿孔时,喂入角为5-15° (比如5°、7°、10°、12°、15°以及任意两端点值之间的区间值),碾轧角为8-15°(比如8°、9°、10°、12°、15°以及任意两端点值之间的区间值),毛管外径为140-300mm(比如140mm、160mm、180mm、200mm、 250mm、300mm以及任意两端点值之间的区间值),毛管壁厚为10-42mm (比如10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、42mm以及任意两端点值之间的区间值),顶头直径为90-230mm(比如90mm、100mm、 130mm、150mm、180mm、200mm、230mm以及任意两端点值之间的区间值),辊距为120-260mm(比如120mm、150mm、180mm、200mm、220mm、 240mm、260mm以及任意两端点值之间的区间值),导板距为120-280mm (比如120mm、150mm、180mm、200mm、220mm、240mm、260mm、280mm 以及任意两端点值之间的区间值),顶前压下量≤10%。需要说明的是,穿孔时采用钼基顶头穿制,穿制出的毛管内表面光滑,质量好。
本发明具体实施例中,顶管采用三辊、大齿条下传动,机架数为5-14架,顶管后所得荒管的外径为100-270mm(比如100mm、120mm、150mm、180mm、 200mm、220mm、240mm、250mm、270mm以及任意两端点值之间的区间值),荒管的壁厚为4-25mm(比如4mm、10mm、12mm、15mm、18mm、 20mm、22mm、25mm以及任意两端点值之间的区间值)。
优选地,顶管的开顶温度≥950℃。
更优选地,进行顶管时,首先对芯棒进行预热处理,预热温度为300-650℃(比如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃以及任意两端点值之间的区间值)。
本发明具体实施例中,再加热采用步进式加热炉,再加热的温度为 850-1000℃(比如850℃、900℃、950℃、1000℃以及任意两端点值之间的区间值),保温时间为15-30min(比如15min、20min、25min、30min)。
本发明具体实施例中,减径采用12机架三辊微张力减径机,减径机的减径率不大于15%。
更优选地,减径机的扎制速度为0.2-2.0m/s(比如0.2m/s、0.5m/s、1.0m/s、 1.5m/s、2.0m/s以及任意两端点值之间的区间值)。
本发明具体实施例中,管材的调质步骤中,将成管步骤得到的管材进行如下调质处理:首先加热至900-1050℃(比如900℃、950℃、1000℃、1050℃以及任意两端点值之间的区间值)并保温1-3h(比如1h、2h、3h以及任意两端点值之间的区间值),然后采用水冷淬火方式进行淬火处理,淬火时间不大于5min,然后进行回火处理,回火处理的温度为500-700℃(比如500℃、 550℃、600℃、650℃、700℃以及任意两端点值之间的区间值)并保温2-8h(比如2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h以及任意两端点值之间的区间值)。
本发明采用水冷淬火方式代替传统的空冷、风冷,在保证组织充分转变的同时,避免出现淬火裂纹,材料全截面性能均匀,全截面硬度波动≤2HRC。
按照本发明的成分设计和上述制造方法,生产得到的95KSI超级13Cr 套管于室温下的屈服强度为698-712MPa,抗拉强度为792-803MPa,断后伸长率大于25%,硬度为22-25HRC;在-10℃下的冲击功大于180J。满足 ISO13680:2010标准的13-5-2(超级13Cr)95KSI钢级要求,实物质量与进口产品相当,填补了国内空白。
下面通过具体实施例对本发明95KSI超级13Cr套管及其制造方法进行详细说明。
实施例1
一种φ139.70mm×9.17mm的95KSI超级13Cr套管,其化学成分设计如表1所示。本实施例95KSI超级13Cr套管的制造方法包括以下工艺流程:
(1)管坯:电弧炉+感应炉→VOD/AOD→炉外精炼→真空脱气→模铸→轧制圆坯→退火→管坯扒皮→管坯检查,具体操作如下:
以废钢和生铁为原料,采用电弧炉和感应炉进行熔炼得到钢水,以重量百分比计,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水中的C≤0.08%,P≤0.005%,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水温度不小于1640℃;感应炉配返回料,感应炉熔炼结束后的出炉钢水温度为1550℃;将所得钢水进行炉外精炼,并在炉外精炼过程中按照设计的所述套管成分的重量配比加入SiMn合金、低碳铬铁、钒铁、钛铁、钼铁、铌铁以得到所述95KSI超级13Cr套管的成分配比,炉外精炼采用AOD炉或VOD炉进行冶炼,并吹氩搅拌,根据初始成分粗调成分;炉外精炼过程采用Al粉、CaSi粉进行渣面脱氧,禁止使用含C脱氧剂,按目标设计成分调整钢水成分,炉外精炼的温度不小于1620℃。炉外精炼结束后,所得合金液经过真空脱气,炉外精炼采用AOD炉或VOD炉进行冶炼,并吹氩搅拌,根据初始成分粗调成分;炉外精炼过程采用Al粉、CaSi粉进行渣面脱氧,禁止使用含C脱氧剂,按目标设计成分调整钢水成分;炉外精炼的温度不小于1620℃。真空脱气后得到净化钢水,净化钢水的浇注处理采用模铸全程保护;之后依次经过轧制圆坯、退火、管坯扒皮和管坯检查,得到直径为195mm的管坯。
(2)成管:管坯加热→穿孔→顶管→松棒→再加热→减径→冷却→锯切→矫直,具体操作如下:
将管坯采用中径环形炉均匀加热,加热温度为1155℃,保温时间为6h;然后进行穿孔处理,穿孔采用锥形穿孔机,穿孔时,喂入角为10°,碾轧角为12°,毛管外径为199mm,毛管壁厚为22.5mm,顶头直径为144mm,辊距为166mm,导板距为183mm,顶前压下量≤10%;接着采用CPE机组顶管对穿孔后所得毛管进行顶管,顶管采用三辊、大齿条下传动,机架数为8架,顶管后所得荒管的外径为156mm,荒管的壁厚为8.6mm,顶管的开顶温度≥950℃;进行顶管时,首先对芯棒进行预热处理,预热温度为350℃;顶管结束后松棒,然后对荒管再加热,再加热采用步进式加热炉,再加热的温度为920℃,并保温28min;保温结束后,采用12机架三辊微张力减径机进行减径处理,减径机的扎制速度为1.5m/s,减径机的减径率不大于15%减径后所得管材的外径为139.70mm,壁厚为9.17mm;最后对减径后所得管材依次进行冷却、锯切和矫直,得到φ139.70mm×9.17mm的管材。
(3)套管加工:钢管调质处理→检验→无损探伤→水压试验→内表面喷砂处理→精整质检→测长称重→包装入库,具体操作如下:
将步骤(2)矫直后的管材进行如下调质处理:首先加热至1000℃并保温2h,然后采用水冷淬火方式进行淬火处理,淬火时间不大于5min,然后进行回火处理,回火处理的温度为600℃并保温6h;保温结束,完成调质处理,然后依次经过检验、无损探伤、水压试验、内表面喷砂处理、精整质检、测长称重,符合出厂要求的套管进行包装入库,至此得到φ139.70mm× 9.17mm的套管。
对实施例1所得套管进行常规性能检验,其检验结果如表2所示;同时对所得套管进行显微组织检测,如图1、图2和表3所示,晶界上无碳化物析出,晶粒度为7.0级,且δ-铁素体含量为0。
表2实施例1所得套管的常规性能检验结果
表3实施例1所得套管的显微组织检测结果
组织 | 晶粒度 | δ-铁素体含量 |
组织M<sub>回</sub> | 7.0级 | 0% |
进一步地,对实施例1所得套管的实物尺寸进行检验,其检验结果如表 4所示。
表4实施例1所得套管的实物尺寸检验结果
由表4可以看出,本实施例1所得套管的实物尺寸满足标准要求,且优于国外厂家的套管。
实施例2
一种φ177.8mm×9.19mm的95KSI超级13Cr套管,其化学成分设计同实施例1,本实施例95KSI超级13Cr套管的制造方法包括以下工艺流程:(1) 管坯:电弧炉+感应炉→VOD/AOD→炉外精炼→真空脱气→模铸→轧制圆坯→退火→管坯扒皮→管坯检查,具体操作同实施例1,区别仅在于,所得管坯的直径为230mm。
(2)成管:管坯加热→穿孔→顶管→松棒→再加热→减径→冷却→锯切→矫直,具体操作如下:
将管坯采用中径环形炉均匀加热,加热温度为1220℃,保温时间为8h;然后进行穿孔处理,穿孔采用锥形穿孔机,穿孔时,喂入角为12°,碾轧角为9°,毛管外径为237mm,毛管壁厚为24mm,顶头直径为180mm,辊距为198mm,导板距为214mm,顶前压下量≤10%;接着采用CPE机组顶管对穿孔后所得毛管进行顶管,顶管采用三辊、大齿条下传动,机架数为10架,顶管后所得荒管的外径为198mm,荒管的壁厚为8.8mm,顶管的开顶温度≥950℃;进行顶管时,首先对芯棒进行预热处理,预热温度为500℃;顶管结束后松棒,然后对荒管再加热,再加热采用步进式加热炉,再加热的温度为940℃,并保温26min;保温结束后,采用12机架三辊微张力减径机进行减径处理,减径机的扎制速度为1.2m/s,减径机的减径率不大于15%,减径后所得管材的外径为177.8mm,壁厚为9.19mm;最后对减径后所得管材依次进行冷却、锯切和矫直,得到φ177.8mm×9.19mm的管材。
(3)套管加工:钢管调质处理→检验→无损探伤→水压试验→内表面喷砂处理→精整质检→测长称重→包装入库,具体操作如下:
将步骤(2)矫直后的管材进行如下调质处理:首先加热至1020℃并保温3h,然后采用水冷淬火方式进行淬火处理,淬火时间不大于5min,然后进行回火处理,回火处理的温度为650℃并保温5h;保温结束,完成调质处理,然后依次经过检验、无损探伤、水压试验、内表面喷砂处理、精整质检、测长称重,符合出厂要求的套管进行包装入库,至此得到φ177.8mm× 9.19mm的套管。
对实施例2所得套管进行常规性能检验,其检验结果如表5所示;同时对所得套管进行显微组织检测,如图3、图4和表6所示,晶界上无碳化物析出,晶粒度为8.0级,且δ-铁素体含量为0。
表5实施例1所得套管的常规性能检验结果
表6实施例1所得套管的显微组织检测结果
进一步地,对实施例2所得套管的实物尺寸进行检验,其检验结果如表 7所示。
表7实施例2所得套管的实物尺寸检验结果
由表7可以看出,本实施例1所得套管的实物尺寸满足标准要求。
综上,本发明通过对95KSI超级13Cr套管的成分重新进行设计,降低 Cr、Mo等促进铁素体形成的元素,控制N、V等微量元素,减少P、S等有害元素,铁素体含量为0%,满足铁素体不超过5%的标准要求。
本发明利用CPE纵轧延伸率大的特点,采用大变形量确保钢管材料致密性,钢管尺寸精度高,同时通过管坯加热温度的控制,采用钼基顶头进行穿孔等措施,套管内外表面质量好,无轧制缺陷和内螺旋。
本发明采用水冷淬火方式代替传统的空冷、风冷,热处理后的套管全截面性能均匀,硬度波动≤2HRC,强度、冲击韧性、晶粒度等均达到了 ISO13680:2010标准的13-5-2(超级13Cr)95KSI钢级要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种95KSI超级13Cr套管,其特征在于,以重量百分比计,95KSI超级13Cr套管的成分如下:C≤0.02%,Mn 0.35-0.50%,Si 0.20-0.40%,P≤0.015%,S≤0.002%,Ni 5.0-6.0%,Cr 11.50-12.50%,Mo 1.50-2.50%,Ti 0.08-0.20%,V≤0.10%。
2.如权利要求1所述的95KSI超级13Cr套管,其特征在于,室温下,所述95KSI超级13Cr套管的屈服强度为698-712MPa,抗拉强度为792-803MPa,断后伸长率大于25%,硬度为22-25HRC;在-10℃下的冲击功大于180J。
3.一种如权利要求1或2所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,以具有权利要求1所述成分的管坯为原料,所述制造方法包括:采用CPE顶管法将管坯制成所需规格的管材的成管步骤,以及管材的调质处理步骤。
4.如权利要求3所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,所述管坯的加工方法如下:以废钢和生铁为原料,进行熔炼得到钢水,将所得钢水进行炉外精炼,并在炉外精炼过程中按照设计的所述套管成分的重量配比加入SiMn合金、低碳铬铁、钒铁、钛铁、钼铁、铌铁以得到所述95KSI超级13Cr套管的成分配比,炉外精炼后所得合金液再依次经过真空脱气和模铸工序得到管坯。
5.如权利要求4所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,熔炼采用电弧炉和感应炉,以重量百分比计,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水中的C≤0.08%,P≤0.005%,电弧炉熔炼结束后的出炉钢水温度不小于1640℃;感应炉配返回料,感应炉熔炼结束后的出炉钢水温度为1550℃;
优选地,炉外精炼采用AOD炉或VOD炉,炉外精炼过程采用Al粉、CaSi粉进行渣面脱氧,炉外精炼的温度不小于1620℃;
更优选地,真空脱气处理采用真空炉,真空炉的真空度小于0.5乇。
6.如权利要求3所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,所述成管步骤中,将所述管坯依次进行加热、穿孔、顶管、松棒、再加热、减径、冷却、锯切和矫直处理。
7.如权利要求6所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,所述加热采用中径环形炉均匀加热,加热温度为1150-1260℃,保温时间为4-10h;
优选地,所述穿孔采用锥形穿孔机,穿孔时,喂入角为5-15°,碾轧角为8-15°,毛管外径为140-300mm,毛管壁厚为10-42mm,顶头直径为90-230mm,辊距为120-260mm,导板距为120-280mm,顶前压下量≤10%。
8.如权利要求6所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,所述顶管采用三辊、大齿条下传动,机架数为5-14架,顶管后所得荒管的外径为100-270mm,荒管的壁厚为4-25mm;
优选地,所述顶管的开顶温度≥950℃;
更优选地,进行所述顶管时,首先对芯棒进行预热处理,预热温度为300-650℃。
9.如权利要求6所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,所述再加热采用步进式加热炉,再加热的温度为850-1000℃,保温时间为15-30min;
优选地,所述减径采用12机架三辊微张力减径机,减径机的减径率不大于15%;
更优选地,减径机的扎制速度为0.2-2.0m/s。
10.如权利要求3所述的95KSI超级13Cr套管的制造方法,其特征在于,所述管材的调质步骤中,将所述成管步骤得到的管材进行如下调质处理:首先加热至900-1050℃并保温1-3h,然后采用水冷淬火方式进行淬火处理,淬火时间不大于5min,然后进行回火处理,回火处理的温度为500-700℃并保温2-8h。
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