CN115537674A - 一种在线生产连续调质处理高性能连续油管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线生产连续调质处理高性能连续油管及其制造方法，按照质量百分比，包括以下化学成分：C，0.11‑0.25％；Mn，0.6‑1.5％；P≤0.02％；S≤0.005％；Si，0.05‑0.39％；Cr，0.1‑0.95％；Mo，0.005‑0.40％；Ni，0.01‑0.35％；Cu，0.01‑0.5％；Nb，0.005‑0.05％；Ti，0.005‑0.029％；余量为Fe。有益效果：通过控制连续油管中所含C、Mn、Cr、Mo、Cu、Ni等元素含量，降低了生产投入成本，同时通过添加Ti和Nb等微量元素并对含量进行控制，保证了连续油管具有较高的强度、韧性、耐腐蚀性能，通过连续油管在线连续调质热处理生产工艺，提升了连续油管的疲劳寿命和耐蚀能力，且不会产生环境污染；其疲劳寿命可达同规格常规连续油管疲劳寿命的3‑6倍。

Description

一种在线生产连续调质处理高性能连续油管及其制造方法
技术领域
本发明涉及陆地及海洋油气井用管技术领域，具体涉及一种在线生产连续调质处理高性能连续油管及其制造方法。
背景技术
目前的连续油管是以常规的低碳合金钢管为主，这种连续油管的问题在于，钢带原材料经过卷曲成型、焊接成管，然后对管体进行简单热处理，但对改善连续油管性能所发挥的作用有限，虽然近几年由于钢铁冶炼技术、钢材轧制技术的发展，连续油管材料性能也得到一定程度的提高，但由于工艺手段的原因，现有连续油管的组织仅局限在常规的低强度铁素体、珠光体或贝氏体范围内，仅仅依靠合金化、轧制、冷却等强化方式无法制造出具有超高强度、高疲劳寿命的连续油管。
根据现场使用情况统计，制约连续油管使用寿命的主要因素是钢带斜焊缝，斜焊缝的寿命通常占母材寿命的60％～80％，究其原因，焊接之后原材料固有的组织、性能遭到破坏，导致焊缝、热影响区与母材间组织差异较大，力学性能分布不均，焊缝部位存在较大组织应力及焊接应力。且在现场应用过程中，连续油管一般长达数千米、重量可达数十吨，其下入井内除了承受自身重力载荷外，还要受到拉伸、弯曲及内外压等复杂载荷的作用。为了平衡整盘连续油管的承载能力，现多采用变径连续油管的方案，通过增加靠近井口段的壁厚达到增强承载力的目的，显然该种方式，无可避免的会缩减连续油管的内径及液体泵送能力，且会导致原材料成本的大幅度增加。另外，遇到腐蚀环境恶劣的井段，通常只能牺牲连续油管的整体强度及疲劳寿命，折中以求满足产品的抗腐蚀性能要求。焊缝部位更容易产生应力集中且耐腐蚀性较差，最终引发连续油管过早失效，这也是常规连续油管难以克服的问题之一。
现有的热处理在工艺流程上分为两大工序：一次热处理和二次热处理。而一次热处理的冷却环节直接决定了连续油管的质量和性能，是尤为重要的工序。冷速过缓，将使连续油管产品发生非马氏体转变，导致经过热处理后的产品显微组织不合格，产品的力学性能和使用寿命及耐腐蚀性能严重下降，导致产品满足不了要求；冷速过大，将导致连续油管热处理后变形大，尺寸不符合技术标准的要求，也会使连续油管产品产生开裂直接导致连续油管产品报废。现有的冷却工艺是采用盐水作为冷却介质进行浸泡式冷却，这是因为水中加盐能打破膜冷却阶段的蒸汽膜，从而提高工件在高温阶段的冷却速度，并使工件冷却均匀，防止发生非马氏体转变，从而保证产品的热处理质量，但是盐水腐蚀设备、污染环境，并且极易附着在连续油管表面，对连续油管产生腐蚀，并且盐水中所含的氯离子会对连续油管产品造成极强的腐蚀作业，在连续油管使用的工况条件下，形成腐蚀环境，使连续油管提早失效。热处理中的冷却速度和冷却介质都是当前连续油管需要克服的问题。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种在线生产连续调质处理高性能连续油管及其制造方法，通过控制连续油管中所含C、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni和Cu等元素含量，同时添加Ti和Nb等微量元素并对含量进行控制，在低投入同时保证了连续油管具有较高的强度、韧性和耐腐蚀性能；通过一次加热-水冷却-二次加热-冷却，经热处理后最终产品组织为回火态组织，经在线连续热处理后连续油管的产品屈服强度：690-1180MPa,抗拉强度：850-1250MPa，硬度：25-40HRC；打破常规连续油管对原材料性能的依赖，开发出高强度、高疲劳寿命的连续油管，其疲劳寿命可达同规格常规连续油管疲劳寿命的3-6倍，以适应深井、高压井的作业需求。
本发明的目的是通过以下技术措施达到的：一种在线生产连续调质处理高性能连续油管，其特征在于：按照质量百分比，包括以下化学成分：C，0.11-0.25％；Mn，0.6-1.5％；P≤0.02％；S≤0.005％；Si，0.05-0.39％；Cr，0.1-0.95％；Mo，0.005-0.40％；Ni，0.01-0.35％；Cu，0.01-0.5％；Nb，0.005-0.05％；Ti，0.005-0.029％；余量为Fe。
进一步地，所述在线生产连续调质处理高性能连续油管还包括Al、B和V合金元素中的一种或任意几种。
进一步，所述连接续油管经在线连续调质处理后的屈服强度：690-1180MPa，抗拉强度：850-1250MPa，硬度：25-40HRC，连续油管的最终产品组织为回火态组织。
本发明中的连续油管的成分选择理由：
碳C：碳元素是保证连续油管产品获得高的综合力学性能的最基本元素。碳元素在材料中起固溶强化和沉淀强化的作用；但太高的C含量对材料热处理后的韧性有不利的影响，同时降低材料的焊接性能；C含量太低将降低连续油管产品热处理后的强度。综合考虑上述因素，将C含量控制在0.11％～0.25％。
锰Mn：锰元素可显著提高材料的淬透性，保证材料热处理后获得良好的综合力学性能；但锰元素能促进奥氏体晶粒长大，因此其含量不能过高；同时锰元素对钢带原材料有固溶强化作用，提高原材料的工艺性能；本申请将锰含量控制在0.6％-1.5％的范围之内。
硫、磷(S、P)：是材料中的有害杂质元素，它们能强烈降低材料的低温韧性，含量越低越好。为保证材料具有良好的冲击韧性同时兼顾材料成本，将S含量控制在≤0.005％；将P含量控制在≤0.02％。
硅Si：硅元素能保证材料脱氧充分、提高材料的强度，保证材料具有良好的工艺性能，同时提高材料淬透性；含量高会降低材料的焊接性能和韧性；本申请将硅含量控制在0.05％～0.39％的合理范围内。
铬Cr：铬元素可显著提高材料的淬透性，有效提高钢的强度，改善钢的耐腐蚀性能；但含量过高会恶化材料的焊接性能，同时提高材料的回火抗力，使材料得不到规定的力学性能。综合考虑以上因素，本申请将Cr含量限定在0.1％-0.95％。
钼Mo：钼强烈提高材料的淬透性，使材料经过淬回火热处理后获得良好的力学性能，同时能够抑制材料的高温回火脆性，提高材料的回火稳定性。但含量太高，材料的回火抗力大，得不到要求的力学性能。综合考虑上述因素，本申请中Mo含量控制在0.005％～0.40％。
铜、镍(Cu、Ni)：Cu元素可提高材料耐大气腐蚀能力和抗HIC(氢致裂纹)能力；Ni元素改善Cu在材料中引起的热脆性，提高材料的韧性，同时Ni元素与Cr元素同时加入材料中可显著提升材料的淬透性。本申请中Cu、Ni含量范围分别控制为0.01％～0.50％、0.01％～0.35％。
铌Nb：铌元素强烈细化材料晶粒，提高材料的强度和韧性，保证材料具有良好的工艺性能；同时使材料具有高的晶粒度等级，为连续油管的最终淬回火热处理做好组织上的准备，因此添加微量的Nb元素，即可达到上述目的，Nb含量控制在0.005％～0.05％。
钛Ti：钛元素的碳氮化物TiN和TiC抑制奥氏体晶粒长大，细化材料的晶粒，提高材料的晶粒度，提高原材料的工艺性能，保证连续油管淬回火热处理后，获得良好的综合性能；同时钛元素可改善原材料的焊接性能，提高焊接热影响区的冲击韧性。因此添加微量的Ti元素，即可达到上述目的，本申请中Ti含量控制在0.005％～0.029％。
本发明还涉及一种在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，包括以下步骤：
1)将热轧钢卷根据管径要求剪切成钢带条；
2)将钢带条通过端部焊接的方式接长至所需连续油管的长度并进行焊后处理；
3)完成焊接的钢带经过成型机组卷曲成型并进行焊接；
4)焊接后的连续油管进行一次加热；
5)加热后的连续油管进入水冷却系统，以水作为冷却介质对连续油管进行冷却；
6)冷却后的连续油管进行二次加热；
7)对二次加热后的连续油管进行冷却。
进一步地，在步骤2)中，钢带端部斜切成45°并加工I型坡口以进行焊接，焊接采用TIG或MIG或激光焊或等离子焊，见附图1。
进一步地，在步骤3)中，焊接后对焊缝进行热处理，温度控制在850-1000℃。
进一步地，在步骤4)中，一次加热的加热温度控制在900-1100℃。
进一步地，在步骤5)中，所述水冷却系统的水流以10-30m/s的速度喷向连续油管，保证在连续油管表面不会形成蒸汽膜。
进一步地，在步骤6)中，二次加热的加热温度控制在420-680℃。
进一步地，在步骤7)中，冷却温度控制在100℃以下。
进一步地，所述连续油管管径范围为1.000″-3.500″，连续油管壁厚范围为0.08″-0.30″。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过控制连续油管中所含C、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni和Cu等元素含量，降低了生产投入成本，同时通过添加Ti和Nb等微量元素并对含量进行控制，在低投入同时保证了连续油管具有较高的强度、韧性和耐腐蚀性能，同时Ti元素、Nb元素可以保证连续油管的原材料钢带在轧制的过程中获得极细致的显微组织结构，获得高的晶粒度等级，为最终热处理作组织上的准备，同时保证原材料钢带获得所需要的力学性能指标，具有优良的工艺性能。
2.本发明采用水作为冷却介质，通过环形水环装置，可以实现连续油管圆周360°范围全覆盖，使水流以10-30m/s的速度对连续油管进行喷淋冷却，在连续油管表面不会形成蒸汽膜，使水始终与连续油管表面接触，从而使连管得到连续均匀快速的冷却，使组织充分转化，保证了产品的热处理质量，有效避免了对连续油管的腐蚀，延长了连续油管的使用寿命，降低了生产成本，且不会产生环境污染；通过一次加热-水冷却-二次加热-冷却，消除焊缝粗大的组织，实现焊缝与母材在组织、性能方面的均匀一致，大幅度提升连续油管整体使用寿命；打破常规连续油管对原材料性能的依赖，开发出高强度、高疲劳寿命的连续油管，其疲劳寿命可达同规格常规连续油管疲劳寿命的3-6倍，以适应深井、高压井的作业需求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是在线生产连续热处理高性能连续油管生产流程示意图。
图2是钢带斜焊缝对接示意图。
图3是斜焊缝的组织结构图。
图4是直焊缝的组织结构图。
图5是母材的组织结构图。
具体实施方式
如图1至图5所示，本申请提供4个油管规格的实施例：按照质量百分比，所用钢材的化学成分如表1。通过热轧获得晶粒度如表2的晶粒细小均匀的铁素体+珠光体平衡组织，热轧后的钢卷经过剪切，获得如表2规格的连续油管用钢带条。将钢带条通过端部焊接的方式接长至所需连续油管相应的长度，钢带条进行焊接前，需要将待焊端部斜切成45°并加工I型坡口，将待焊端部组对以准备进行焊接，采用等离子焊接方式完成焊接并进行打磨去除焊缝余高，焊缝焊后热处理工艺如表2。按照上述流程完成所有钢带焊缝的对接，获得总长度如表2所示的钢带。
钢带从入头开始分别以表2所示的速度经过成型机组卷曲成型，保证卷曲后钢带边缘紧密贴合且无错边现象，通过高频感应焊完成连续油管直焊缝焊接，焊接完成后进行焊缝热处理，热处理工艺参数如表2。
之后连续油管进行在线、连续淬回火热处理：首先对连续油管进行一次加热，加热温度控制如表3，加热完成后连续油管进入水冷却系统进行冷却，所述水冷却系统的水流以10-30m/s的速度喷向连续油管，保证在连续油管表面不会形成蒸汽膜，使水始终与连续油管表面接触，水温度控制在15℃-40℃确保连续油管实现快速均匀冷却，绝无可能发生非马氏体转变，充分保证了产品的热处理质量，且水作为冷却介质不会对连续油管产生腐蚀，没有环境污染，同时降低了生产成本。连续油管经过上述淬火冷却后继续进行二次加热，进行回火处理，温度如表3，然后经过空冷，冷却到100℃以下；连续油管的焊缝(包括钢带斜焊缝，见图3；及连续油管直焊缝，见图4)的粗大的组织结构得到细化，焊缝与母材(见图5)具有相近的组织结构，三者的性能均匀一致。
经过上述处理各实施例的连续油管力学性能如表4所示。
本发明打破了原材料、焊缝等因素对连续油管性能的限制，焊缝与母材组织、性能均匀一致，强度高、疲劳寿命好；为了充分体现实施例1-4产品的疲劳寿命优势，特列举了对比例1-4，用于同相应的实施例1-4进行疲劳寿命对比：
对比例为符合技术标准的常规连续油管产品，其技术方案如下：
对比例1-4油管规格如表6所示，钢带材料按照质量百分比，化学成分如表5；钢带规格、总长度、晶粒度等级如表6所示；将钢带条通过端部焊接的方式接长至所需连续油管相应的长度，如表6所示，对接焊接焊后热处理工艺如表6所示。
钢带从入头开始分别以表6所示的速度经过成型机组卷曲成型，通过高频感应焊完成连续油管直焊缝焊接，焊接完成后进行焊缝热处理，热处理工艺参数如表6。然后进行全管热处理，全管热处理工艺如表6所示；然后水冷却到室温，卷取产品，得到符合技术标准的对比例1-4连续油管产品样管；对比例1-4连续油管的力学性能如表7所示。
在相同的测试设备和测试条件下，在19MPa测试压力、38MPa测试压力和75MPa测试压力下，本发明上述各实施例油管的疲劳寿命与同规格对比例油管疲劳寿命的对比如表8所示。
表1实施例1-4化学成分
Figure BDA0003830712350000091
表2实施例1-4油管规格、钢带规格、钢带总长度、晶粒度等级、钢带对接焊后热处理工艺、制管速度、高频焊接焊缝热处理工艺
Figure BDA0003830712350000092
表3实施例1-4连续油管调质热处理工艺规范
实施例 一次加热温度/℃ 二次加热温度/℃
实施例1 900±20 420±10
实施例2 980±20 500±10
实施例3 1040±20 570±10
实施例4 1100±20 680±10
表4实施例1-4油管力学性能
实施例 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 伸长率(％) 硬度(HRC)
实施例1 1250 1180 16％ 40.0
实施例2 993 942 20％ 32.5
实施例3 960 915 21％ 31.0
实施例4 850 690 26％ 25.0
表5对比例1-4化学成分
Figure BDA0003830712350000101
表6对比例1-4油管规格、钢带规格、钢带总长度、晶粒度等级、钢带对接焊后热处理工艺、制管速度、高频焊接焊缝热处理工艺
Figure BDA0003830712350000111
表7对比例1-4油管力学性能
Figure BDA0003830712350000112
表8实施例1-4油管与同规格对比例油管疲劳性能对比
Figure BDA0003830712350000121
本发明记载的技术方案：
1、本发明通过控制连续油管中所含C、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni和Cu等元素含量，降低了生产投入成本，同时通过添加Ti和Nb等微量元素并对含量进行控制，在低投入同时保证了连续油管具有较高的强度、韧性和耐腐蚀性能，同时Ti元素、Nb元素可以保证连续油管的原材料钢带在轧制的过程中获得极细致的显微组织结构，获得高的晶粒度等级，为最终热处理作组织上的准备，同时保证原材料钢带获得所需要的力学性能指标，具有优良的工艺性能。
2、本发明采用水作为冷却介质，通过环形水环装置，可以实现油管圆周360°范围全覆盖，使水流以10-30m/s的速度对连续油管进行喷淋冷却，在连续油管表面不会形成蒸汽膜，使水始终与连续油管表面接触，从而使连管得到连续均匀快速的冷却，使组织充分转化，保证了产品的热处理质量，有效避免了对连续油管的腐蚀，延长了连续油管的使用寿命，大大降低了生产成本，且不会产生环境污染；通过一次加热-水冷却-二次加热-冷却，消除焊缝粗大的组织，实现焊缝与母材在组织、性能方面的均匀一致，大幅度提升连续油管整体使用寿命；打破常规连续油管对原材料性能的依赖，开发出高强度、高疲劳寿命的连续油管，其疲劳寿命可达同规格常规连续油管疲劳寿命的3-6倍，以适应深井、高压井的作业需求。
经过检索和筛选，与本发明申请相似的专利共有七个，分别是对比专利一CN101487101 B《一种CT70级连续油管用钢》，对比专利二CN 102220547 A《CT80级连续油管用钢带及其制备方法》，对比专利三CN 101634001 B《一种CT90级连续油管用钢及其制造方法》，对比专利四CN 105177453 A《一种高强度高性能连续管及其制造方法》，对比专利五CN108220782B《一种在线连续生产、性能动态可调的连续油管及其制备方法》，对比专利六CN 102618709 A《具有优良的可变机械性能的盘管以及通过连续热处理生产这种管的方法》，对比专利七CN 109609747 A《一种连续油管的均质处理工艺》：
元素 对比专利一 对比专利二 对比专利三 对比专利四 对比专利七 本发明
C 0.035～0.09％ 0.04-0.10％ 0.02～0.25％ 0.12～0.16％ 0.20-0.28％ 0.11～0.25％
Si 0.10～0.60％ 0.24～0.35％ 0.10～0.60％ 0.4～0.45％ 0.12-0.20％ 0.05～0.39％
Mn 0.45～1.8％ 0.8～1.85％ 0.50～2.0％ 0.7～2.0％ 1.00-1.80％ 0.60～1.5％
P ≤0.015％ ≤0.015％ ≤0.015％ ≤0.002％ ≤0.015％ ≤0.02％
S ≤0.005％ ≤0.002％ ≤0.005％ ≤0.003％ ≤0.005％ ≤0.005％
Cr 0.32～1.5％ 0.4～1.0％ 0.30～1.50％ 1.0～1.5％ 0.30-0.80％ 0.10～0.95％
Nb 0.015～0.10％ 0.04～0.08％ 0.02～0.13％ 0.02～0.06％ 0.02-0.06％ 0.005～0.05％
V 0.01～0.10％ —— 0.01～0.10％ 0.05～0.08％ 0.02-0.08％ ——
Ti 0.01～0.03％ 0.01～0.03％ 0.01～0.10％ 0.03～0.05％ 0.01-0.03％ 0.005～0.029％
Cu ≤0.3％ 0.15～0.25％ 0.10～0.50％ 0.26～0.4％ —— 0.01～0.50％
Ni ≤0.15％ 0.15～0.25％ 0.10～0.40％ 0.36～0.8％ —— 0.01～0.35％
Mo ≤0.3％ 0.10～0.20％ 0.05～0.35％ 0.45～0.5％ 0.20-0.60％ 0.005～0.40％
Al 0.01～0.05％ 0.015～0.06％ 0.01～0.05％ 0.04～0.05％ —— ——
Ca ≤0.005％ —— 0.001～0.005％ —— —— ——
N —— ≤0.005％ ≤0.012％ —— —— ——
B —— —— —— —— ≤0.0005％ ——
其中五项专利化学成分与本发明有相似，特别是对比专利二与本发明化学成分范围最为接近(如上表所示)，对比专利二提供了一种符合API5STCT80钢级的连续油管技术标准的连续油管用钢及其制造方法，通过控制轧制工艺，生产出符合API5STCT80钢级连续油管用钢产品，即常规连续油管产品，屈服强度其最终的显微组织为铁素体和珠光体的混合组织。该专利含碳量为最高不超过0.1％，且API5ST技术标准规定CT70～CT110等级连续油管产品的含碳量必须在0.16％以下；本发明与该专利的含碳量范围完全不同，具体的，本发明主要通过控制较高的碳含量，保证连续油管经过淬回火热处理后，具有良好的综合性能。
另外对比专利二还提到添加Mn和Cr元素提高材料的淬透性，而钢的淬透性是指钢淬火时获得马氏体组织的能力，而对比专利二是用于CT80常规连续油管产品，而本领域技术人员应该知道CT80连续油管产品没有淬回火热处理工序，因而无从谈起提高材料的淬透性。而本发明因为有淬回火热处理工序，因而添加Mn和Cr元素后可以真正的实现提高材料的淬透性。
其他对比文件化学成分范围与本专利差距较大，对比文件一的碳含量与本专利完全不同，无法满足热处理后的强度要求。对比专利三提供了一种符合CT90钢级的连续油管技术标准的连续油管用钢及其制造方法：其一，主要采用Si、Mn、Cr来固溶强化材料提高强度，其含量范围均高于本申请；其二，采用Ti、Nb、V微合金化，细化晶粒来提高材料强度，其含量范围也均高于本申请；其三，最终得到的组织为铁素体+少量珠光体+贝氏体；而本发明如C、Si、Mn、Cr、Mo等主要元素的添加，主要是为了提高材料的淬透性，通过热处理工艺进行性能强化，保证材料热处理后获得均匀单一的回火组织，因此合金元素含量范围控制在相对较低的范围，且其含量以及作用与对比专利三不同，保证了产品较高的力学性能、较高的疲劳性能以及良好的耐腐蚀性能。对比文件四与本专利的Cr、Ni、Ti、Mo等含量范围均完全不同。对比文件七不含Cu、Ni元素并含有一定量的B元素，其他主要元素例如C、Cr、Mn、Mo等与本专利也不同。
此外，对比专利一、对比专利二、对比专利三、对比专利四均为常规管生产工艺生产的连续油管产品，最终组织均为与原材料一致的组织；而本发明采用新工艺，经热处理后材料组织完成转化为回火态组织，从而提升产品的疲劳及耐蚀能力。
对比专利一、对比专利二、对比专利三和对比专利四与本专利的技术方案及最终产品组织结构和性能的区别见下表：
Figure BDA0003830712350000151
另外，对比专利一、对比专利二、对比专利三、对比专利四的材料成分采用本发明的热处理工艺后，得到的油管的性能与本专利性能有较大区别；例如，对比专利一、对比专利二、对比专利三、对比专利四的材料成分如下表所示：
元素 对比专利一 对比专利二 对比专利三 对比专利四
C 0.035 0.04％ 0.02％ 0.16％
Si 0.60％ 0.25％ 0.60％ 0.40％
Mn 1.80％ 1.85％ 2.00％ 2.00％
P 0.011％ 0.009％ 0.008％ 0.002％
S 0.004％ 0.001％ 0.003％ 0.002％
Cr 1.5％ 1.0％ 1.50％ 1.5％
Nb 0.015％ 0.07％ 0.10％ 0.04％
V 0.05％ —— 0.10％ 0.08％
Ti 0.02％ 0.03％ 0.10％ 0.05％
Cu 0.23％ 0.21％ 0.45％ 0.28％
Ni 0.11％ 0.22％ 0.40％ 0.58％
Mo 0.30％ 0.20％ 0.35％ 0.50％
Al 0.05％ 0.05％ 0.04％ 0.05％
Ca 0.002％ —— 0.004％ ——
N —— 0.003％ 0.008％ ——
采用本发明的热处理工艺如下表所示：
对比专利 一次加热温度/℃ 二次加热温度/℃
对比专利一 1050±20 450±10
对比专利二 1080±20 430±10
对比专利三 1100±20 420±10
对比专利四 900±20 680±10
得到的样管的力学性能如下表所示：
对比专利 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 伸长率(％) 硬度(HRC)
对比专利一 630 578 25％ 20.0
对比专利二 651 592 24％ 21.5
对比专利三 593 533 31％ 19.0
对比专利四 1408 1380 9％ 44.0
由上表可见对比专利一、对比专利二、对比专利三采用本发明专利，抗拉强度和屈服强度低于本专利产品，样管的力学性能低于本专利产品，样管的疲劳寿命低，不能满足油井作业现场的要求；对比专利四采用本专利工艺，因其材料成分中含有高于本专利材料成分的合金元素，例如Mn、Cr、V、Mo等元素，其材料的回火抗力远大于本专利产品材料，因此采用本专利产品的热处理工艺，样管的抗拉强度和屈服强度及硬度高，不能满足油井作业现场的要求。
本发明与对比专利五、对比专利六、对比专利七的生产方式、生产工艺、材料、产品性能的不同见下表：
Figure BDA0003830712350000171
对比专利五和对比专利六与本发明生产工艺类似，但是生产方式有根本区别，其中对比专利六主要发明点为离线式生产模式，而本发明为在线生产模式。对比专利五与本发明为相同申请人，(已授权专利)与本发明在化学成分和生产工艺上均有区别，对比专利五原材料属于碳素结构钢，其化学成分设计按高碳高锰的原则进行，以达到提高材料淬透性的目的；而本发明的原材料属于合金钢的范畴，并采用合金元素提高材料的淬透性，所以不必采用高含碳量和含锰量，从而恶化材料的焊接性能。生产工艺方面，本发明通过优化冷却设备，将冷却方式由盐水浸泡式冷却改为纯水喷淋式冷却，既降低了成本，也避免了对设备腐蚀和对环境的污染，具有明显的进步性。
对比专利七与本发明在生产工艺和生产方式均有根本区别；其中对比专利七生产方式为离线式生产模式，而本发明为在线生产模式；对比专利七的生产工艺为：退火+调质加热+冷却+中频回火+冷却，而本发明的生产工艺见图1，二者有明确区别。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种在线生产连续调质处理高性能连续油管，其特征在于：按照质量百分比，包括以下化学成分：C，0.11-0.25％；Mn，0.6-1.5％；P≤0.02％；S≤0.005％；Si，0.05-0.39％；Cr，0.1-0.95％；Mo，0.005-0.40％；Ni，0.01-0.35％；Cu，0.01-0.5％；Nb，0.005-0.05％；Ti，0.005-0.029％；余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管，其特征在于：所述在线生产连续调质处理高性能连续油管还包括Al、B和V合金元素中的一种或任意几种。
3.根据权利要求1所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管，其特征在于：所述连续油管经在线连续调质处理后的屈服强度：690-1180Mpa，抗拉强度：850-1250MPa，硬度：25-40HRC，连续油管的最终产品组织为回火态组织。
4.根据权利要求1-3任一项所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将热轧钢卷根据管径要求剪切成钢带条；
2)将钢带条通过端部焊接的方式接长至所需连续油管的长度并进行焊后处理；
3)完成焊接的钢带经过成型机组卷曲成型并进行焊接；
4)完成焊接后的连续油管进行一次加热；
5)加热后的连续油管进入水冷却系统，以水作为冷却介质对连续油管进行冷却；
6)冷却后的连续油管进行二次加热；
7)对二次加热后的连续油管进行冷却。
5.根据权利要求4所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于：在步骤2)中，钢带端部斜切成45°并加工I型坡口以进行焊接。
6.根据权利要求4所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于：在步骤3)中，焊接后对焊缝进行热处理，温度控制在850-1000℃。
7.根据权利要求4所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于：在步骤4)中，一次加热的加热温度控制在900-1100℃。
8.根据权利要求4所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于：在步骤5)中，所述水冷却系统的水流以10-30m/s的速度喷向连续油管。
9.根据权利要求4所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于：在步骤6)中，二次加热的加热温度控制在420-680℃。
10.根据权利要求4所述的在线生产连续调质处理高性能连续油管的制造方法，其特征在于：在步骤7)中，冷却后温度控制在100℃以下。
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