CN116677325B - 一种抗挤套管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗挤套管及其制备方法，按质量百分含量计，抗挤套管包括以下化学成分：C 0.24～0.29％、Si 0.17～0.39％、Mn 1.05～1.25％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr 0.95～1.15％、Mo 0.30～0.50％、Ni 0.25～0.48％、Nb 0.03～0.06％、V 0～0.06％或Ti 0～0.05％、Ce 0～0.005％、Ca 0.010～0.015％、Al 0.006～0.009％、N+H+O≤0.006％、N≤0.003％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质，兼具有较高的强度、塑韧性和良好的抗挤强度。
Description
技术领域
本发明涉及套管技术领域，尤其涉及一种抗挤套管及其制备方法。
背景技术
我国油气田特别是西部油气田深井超深井井况复杂，往往含有较厚的岩盐层，在油气开发和生产过程中，岩盐层的塑性流动会产生较大的外挤力，在非均匀的应力存在的条件下，外挤力很容易挤毁套管；另一方面，页岩油气开发过程中，由于非均匀地质因素、页岩油气井多次分段压裂改造等工程因素产生的巨大外挤力和剪切力很容易造成套管的损坏；轻则导致减产或生产中断，重则导致油气井报废，造成巨大经济损失；这就对抗挤套管提出了巨大需求。
对抗挤套管的基本要求是，具有较高的强度以承受井下复杂载荷、具有足够的塑性和韧性以防止脆性断裂。此外，影响抗挤性能的主要因素除了材料强度外，还包括套管几何尺寸及其精度如壁厚(t)、外径(D)及其比值D/t、不圆度、壁厚不匀度，残余应力等。目前国内外已能够提供抗挤套管的系列产品供油气田使用，但现有的抗挤套管的抗挤性能还有待进一步提高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗挤套管及其制备方法，旨在解决现有的抗挤套管的抗挤性能还有待提高的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种抗挤套管，其中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.29％、Si 0.17％～0.39％、Mn 1.05％～1.25％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr 0.95％～1.15％、Mo 0.30％～0.50％、Ni 0.25％～0.48％、Nb 0.03％～0.06％、V 0％～0.06％或Ti 0％～0.05％、Ce 0％～0.005％、Ca 0.010％～0.015％、Al0.006％～0.009％、N+H+O≤0.006％、N≤0.003％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.25％、Si 0.17％～0.21％、Mn 1.05％～1.09％、P≤0.011％、S≤0.002％、Cr 0.95％～1.00％、Mo 0.30％～0.35％、Ni 0.25％～0.29％、Nb 0.03％～0.05％、Ce0％～0.001％、Ca 0.010％～0.013％、Al 0.006％～0.007％、N+H+O≤0.0048％、N≤0.0027％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.26％、Si 0.23％～0.25％、Mn 1.10％～1.15％、P≤0.011％、S≤0.0018％、Cr 0.98％～1.03％、Mo 0.37％～0.39％、Ni 0.30％～0.34％、Nb 0.04％～0.05％、Ce 0％～0.002％、Ca 0.011％～0.014％、Al 0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0049％、N≤0.0025％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.26％～0.29％、Mn 1.12％～1.16％、P≤0.010％、S≤0.0017％、Cr 1.02％～1.06％、Mo 0.41％～0.46％、Ni 0.36％～0.38％、Nb 0.04％～0.05％、V 0％～0.05％或Ti 0～0.04％、Ce 0％～0.003％、Ca 0.012％～0.015％、Al0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0045％、N≤0.0025％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.26％～0.28％、Si 0.28％～0.33％、Mn 1.16％～1.18％、P≤0.011％、S≤0.0018％、Cr 1.07％～1.10％、Mo 0.40％～0.43％、Ni 0.39％～0.48％、Nb 0.04％～0.05％、V 0％～0.05％或Ti 0～0.04％、Ce 0％～0.004％、Ca 0.011％～0.014％、Al0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0043％、N≤0.0026％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
可选地，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.28％～0.29％、Si 0.35％～0.39％、Mn 1.20％～1.25％、P≤0.010％、S≤0.0017％、Cr 1.11％～1.15％、Mo 0.45％～0.50％、Ni 0.41％～0.45％、Nb 0.04％～0.06％、V 0％～0.06％或Ti 0～0.05％、Ce 0％～0.005％、Ca 0.012％～0.015％、Al0.007％～0.009％、N+H+O≤0.0044％、N≤0.0024％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的第二方面，提供一种抗挤套管的制备方法，其中，包括步骤：
根据本发明如上所述的抗挤套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径和热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管。
可选地，所述进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝，炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯。
可选地，所述对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1185～1215℃，保温90～120min，然后在1135～1185℃的温度下进行热穿孔，在950～1135℃的温度下进行热连轧，在930～950℃的温度下进行第一次热定径，水冷后，得到管坯。
可选地，所述对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径、热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在870～890℃的温度下进行淬火，保温50～70min后，以20～50℃/s的冷却速度进行冷却，然后在565～665℃的温度下进行回火90～120min后水冷，再在515～615℃的温度下进行第二次热定径和热矫直，然后水冷，在500～600℃的温度下进行去应力回火，进行螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
有益效果：本发明提供的抗挤套管的室温屈服强度级别可分别达到95ksi、110ksi、125ksi、130ksi、140ksi钢级要求，即室温屈服强度分别达到655～758MPa、758～965MPa、862～1034MPa、896～1068MPa、965～1137MPa，抗拉强度分别大于等于724MPa、862MPa、931MPa、965MPa、1034MPa，伸长率分别大于等于18％、16％、15％、14％、13％；所述抗挤套管0℃时横向夏比冲击韧性≥80J、纵向夏比冲击韧性≥100J；所述抗挤套管具有高的抗外压挤毁强度；所述抗挤套管的外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度≤0.5％，壁厚不均度≤12％，残余应力≤145MPa。所述抗挤套管具有合理匹配的较高的强度、韧性和抗挤强度，适用于盐膏层、页岩油气等复杂地质条件油气开发。
具体实施方式
本发明提供一种抗挤套管及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明实施例提供一种抗挤套管，其中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.29％、Si 0.17％～0.39％、Mn 1.05％～1.25％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr 0.95％～1.15％、Mo 0.30％～0.50％、Ni 0.25％～0.48％、Nb 0.03％～0.06％、V 0％～0.06％或Ti 0％～0.05％、Ce 0％～0.005％、Ca 0.010％～0.015％、Al0.006％～0.009％、N+H+O≤0.006％、N≤0.003％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明实施例在化学成分设计方面，保证满足套管的强度、塑性和韧性、高抗挤性的多重需求，采用中低C，添加Mn、Cr、Mo，加入少量Ni，也可加入少量V或Ti与Nb合金化，也可加入少量稀土(Ce)元素，控制钢中P、S、O、H、N等杂质和有害气体元素，控制As、Sn、Pb、Sb、Bi五害杂质元素，采用Al-Si合金全脱氧，并对钢液进行Ca处理。本发明对抗挤套管的化学成分及含量进行设计，使得各元素之间产生协同作用，最终使得抗挤套管兼具有强度高、塑性和韧性高、抗挤性好等优点。所述抗挤套管的室温屈服强度级别可分别达到95ksi、110ksi、125ksi、130ksi、140ksi钢级要求，即室温屈服强度分别达到655～758MPa、758～965MPa、862～1034MPa、896～1068MPa、965～1137MPa，抗拉强度分别大于等于724MPa、862MPa、931MPa、965MPa、1034MPa，伸长率分别大于等于18％、16％、15％、14％、13％；所述抗挤套管0℃时横向夏比冲击韧性≥80J、纵向夏比冲击韧性≥100J；所述抗挤套管具有高的抗外压挤毁强度；所述抗挤套管的外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度≤0.5％，壁厚不均度≤12％，残余应力≤145MPa。所述抗挤套管具有合理匹配的较高的强度、韧性和抗挤强度，适用于盐膏层、页岩油气等复杂地质条件油气开发。
其中，C是最主要的强化元素，含量过低不利于提高强度，含量过高对塑韧性不利。综合考虑，宜控制在0.24％～0.29％范围内。
Si是钢中常存元素，具有固溶强化作用，也是脱氧剂，宜控制在0.17％～0.39％范围内。
Mn主要用于提高钢的淬透性，从而提高钢的强度。宜控制在1.05％～1.25％范围内。
Cr主要用于提高钢的淬透性，从而提高钢的强度和回火稳定性。宜控制在0.95％～1.15％范围内。
Mo主要用于提高钢的淬透性，从而提高钢的强度和回火稳定性。Mo还有改善P偏析的作用，宜控制Mo/P≥20，所以Mo宜控制在0.30％～0.50％范围内。
Ni主要用于提高钢的淬透性，从而提高钢的强度和塑韧性(特别是低温韧性)。宜控制在0.25％～0.45％范围内。
Nb加入到钢中与钢中的C、N形成NbC、NbN，具有阻碍奥氏体晶粒长大、细化晶粒、沉淀强化的作用，提高强度和塑韧性。宜控制在0.03％～0.06％范围内。
V加入到钢中与钢中的C、N形成VC、VN，具有阻碍奥氏体晶粒长大、细化晶粒、沉淀强化的作用，提高强度和塑韧性。宜控制在0％～0.06％范围内。
Ti加入到钢中与钢中的C、N形成TiC、TiN，与O结合形成Ti2O3,具有阻碍奥氏体晶粒长大、细化晶粒、沉淀强化的作用，提高强度和塑韧性。宜控制在0％～0.05％范围内。
采用Nb-V或Nb-Ti复合强化，有利于发挥Nb、V、Ti在细晶强韧化和沉淀强化方面的协同作用，节约资源、降低成本。
Ca可以改善夹杂物的性质和形态，从而提高钢的塑韧性。宜控制在0.010％～0.015％范围内。当(Ca+Ce)/S≥2时效果更好。
Al与氧和氮形成细小均匀分布的氧化物和氮化物可以起到细化晶粒、同时提高强度和塑韧性(特别是低温韧性)的作用，同时Al也是重要的脱氧剂和固氮剂。综合考虑，Al宜控制在0.006％～0.009％范围内。
Ce具有净化钢液、细化晶粒、变质夹杂、合金化多重作用。宜控制在0％～0.005％范围内。
P为有害杂质元素，主要影响钢的塑韧性。宜控制P≤0.015％。
S为有害杂质元素，主要影响钢的塑韧性。宜控制S≤0.005％。
N、O、H为有害气体元素，主要影响钢的塑韧性。宜控制N+H+O≤0.006％，N的应变时效现象还会损害钢的塑性和韧性，拟控制N≤0.003％。
As、Sn、Pb、Sb、Bi为微量有害杂质元素，主要影响钢的塑韧性。宜控制As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.25％、Si 0.17％～0.21％、Mn 1.05％～1.09％、P≤0.011％、S≤0.002％、Cr 0.95％～1.00％、Mo 0.30％～0.35％、Ni 0.25％～0.29％、Nb 0.03％～0.05％、Ce0％～0.001％、Ca 0.010％～0.013％、Al 0.006％～0.007％、N+H+O≤0.0048％、N≤0.0027％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施方式中，所述抗挤套管的室温屈服强度级别可达到95ksi钢级要求，室温屈服强度为715～723MPa，抗拉强度为803～812MPa，伸长率为32％，0℃时横向夏比冲击韧性为141～145J、纵向夏比冲击韧性为≥157～161J。外压挤毁强度为97MPa，外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度为0.45％～0.49％，壁厚不均度为8.1％～8.5％，残余应力为70～85MPa，具有较高的强度、韧性和抗挤强度。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.24％～0.26％、Si 0.23％～0.25％、Mn 1.10％～1.15％、P≤0.011％、S≤0.0018％、Cr 0.98％～1.03％、Mo 0.37％～0.39％、Ni 0.30％～0.34％、Nb 0.04％～0.05％、Ce 0％～0.002％、Ca 0.011％～0.014％、Al 0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0049％、N≤0.0025％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施方式中，所述抗挤套管的室温屈服强度级别可达到110ksi钢级要求，室温屈服强度为869～877MPa，抗拉强度为966～974MPa，伸长率为30％，0℃时横向夏比冲击韧性为131～135J、纵向夏比冲击韧性为≥146～150J。外压挤毁强度为113MPa，外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度为0.40％～0.45％，壁厚不均度为8.0％～8.4％，残余应力为79～88MPa，具有较高的强度、韧性和抗挤强度。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.25％～0.27％、Si 0.26％～0.29％、Mn 1.12％～1.16％、P≤0.010％、S≤0.0017％、Cr 1.02％～1.06％、Mo 0.41％～0.46％、Ni 0.36％～0.38％、Nb 0.04％～0.05％、V 0％～0.05％或Ti 0～0.04％、Ce 0％～0.003％、Ca 0.012％～0.015％、Al0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0045％、N≤0.0025％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施方式中，所述抗挤套管的室温屈服强度级别可达到125ksi钢级要求，室温屈服强度为962～969MPa，抗拉强度为1046～1053MPa，伸长率为28％，0℃时横向夏比冲击韧性为121～126J、纵向夏比冲击韧性为134～140J。外压挤毁强度为174MPa。外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度为0.41％～0.46％，壁厚不均度为7.6％～7.9％，残余应力为88～104MPa，具有较高的强度、韧性和抗挤强度。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.26％～0.28％、Si 0.28％～0.33％、Mn 1.16％～1.18％、P≤0.011％、S≤0.0018％、Cr 1.07％～1.10％、Mo 0.40％～0.43％、Ni 0.39％～0.48％、Nb 0.04％～0.05％、V 0％～0.05％或Ti 0～0.04％、Ce 0％～0.004％、Ca 0.011％～0.014％、Al0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0043％、N≤0.0026％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施方式中，所述抗挤套管的室温屈服强度级别可达到130ksi钢级要求，室温屈服强度为1029～1038MPa，抗拉强度为1118～1128MPa，伸长率为28％，0℃时横向夏比冲击韧性为115～119J、纵向夏比冲击韧性为128～132J。外压挤毁强度为186MPa，外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度为0.42％～0.45％，壁厚不均度为7.5％～7.9％，残余应力为91～107MPa，具有较高的强度、韧性和抗挤强度。
在一些实施方式中，按质量百分含量计，所述抗挤套管包括以下化学成分：
C 0.28％～0.29％、Si 0.35％～0.39％、Mn 1.20％～1.25％、P≤0.010％、S≤0.0017％、Cr 1.11％～1.15％、Mo 0.45％～0.50％、Ni 0.41％～0.45％、Nb 0.04％～0.06％、V 0％～0.06％或Ti 0～0.05％、Ce 0％～0.005％、Ca 0.012％～0.015％、Al0.007％～0.009％、N+H+O≤0.0044％、N≤0.0024％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施方式中，所述抗挤套管的室温屈服强度级别可分别达到140ksi钢级要求，室温屈服强度为1068～1084MPa，抗拉强度为1148～1166MPa，伸长率为24～25％，0℃时横向夏比冲击韧性为101～108J、纵向夏比冲击韧性为114～120J。外压挤毁强度为193MPa，外径公差为(0～+1.0％)D，壁厚公差为(﹣10％～+15％)t，不圆度为0.41％～0.44％，壁厚不均度为7.5％～7.8％，残余应力为106～126MPa，具有较高的强度、韧性和抗挤强度。
抗挤套管优异的综合性能除了需要化学成分及比例含量的合理设计外，制造工艺也同样影响着抗挤套管最终的性能。不同的化学成分设计需要使用不同的制造工艺才能使得抗挤套管发挥出最佳的性能。本发明针对上述比例含量的化学成分开发与之匹配的制造工艺，主要是通过炼钢(包括炉外精炼、真空脱气)、连铸、奥氏体区的热穿孔和热连轧、第一次热定径、调质热处理、第二次热定径和热矫直等工艺，使套管获得细小均匀的回火索氏体显微组织结构和良好的几何尺寸精度，并有效降低残余应力，来实现套管强度、塑韧性和抗挤性能的合理匹配。具体地，本发明实施例提供一种抗挤套管的制备方法，其中，包括步骤：
S1、根据本发明实施例如上所述的抗挤套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
S2、对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯；
S3、对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径和热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管。
本发明实施例中，化学成分设计及制造工艺配合，兼有提高强度、改善塑韧性、提升抗挤性能的效果。
本发明的制备方法针对上述化学成分的套管，得到预期的组织结构和性能，充分发挥了套管的性能，成本较低，且制程中的工艺参数容易控制，得到的套管性能稳定。
步骤S1中，可利用包括但不限于铁水、废钢(示例性地，不超过5％，可根据实际需要设置)等进行配料作为原料，进行冶炼时加入所需要的合金元素。
在一些实施方式中，所述进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝，炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯。
步骤S2中，在一些实施方式中，所述对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1185～1215℃，保温90～120min，然后在1135～1185℃的温度下进行热穿孔，在950～1135℃的温度下进行热连轧，在930～950℃的温度下进行第一次热定径，水冷后，得到管坯。
利用余热进行高温热定径然后进行水冷将形变强化与相变强化有机结合，可显著提高套管的强度、塑性和韧性，同时可节约能源。之后还可进行锯切至合适的长度的步骤。
步骤S3中，在一些实施方式中，所述对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径、热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉(以防止脱碳)中，对所述管坯在870～890℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温50～70min后，以20～50℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后基本获得全部马氏体组织，然后在565～665℃的温度下进行回火90～120min(以获得细小均匀的回火索氏体)后水冷，再在515～615℃的温度下进行第二次热定径和热矫直，然后水冷，在500～600℃的温度下进行去应力回火(使残余应力得到有效消除)，进行螺纹加工(API标准螺纹或特殊螺纹)后，得到所述抗挤套管。
下面通过具体的实施例进行详细说明。
以下实施例中采用的抗挤套管的化学成分如表1所示。
表1抗挤套管的化学成分
注：表1中各实施例中余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例1
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例1的抗挤套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
连铸：将钢液浇铸成棒状连铸坯，连铸过程中采用电磁搅拌和轻压下技术以控制连铸棒坯中的偏析；
穿孔、热连轧和热定径：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1200℃，保温120min，然后在1180℃的温度下进行热穿孔，在1130℃的温度下进行热连轧，在950℃的温度下进行第一次热定径，冷却后，得到管坯。
调质热处理：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在880℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温50min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后基本获得全部马氏体组织，然后在655℃的温度下进行回火90min后水冷，以获得细小均匀的回火索氏体，再在605℃的温度下进行第二次热定径和热矫直后水冷，在590℃去应力回火90分钟，使残余应力得到有效消除，进行API标准螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
实施例2
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例2的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例3
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例3的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例4
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例4的抗挤套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
连铸：将钢液浇铸成棒状连铸坯，连铸过程中采用电磁搅拌和轻压下技术以控制连铸棒坯中的偏析；
穿孔和热连轧：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1200℃，保温120min，然后在1150℃的温度下进行热穿孔，在1000℃的温度下进行热连轧，在950℃的温度下进行第一次热定径，冷却后，得到管坯。
调质热处理：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在880℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温55min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后基本获得全部马氏体组织，然后在635℃的温度下进行回火100min后水冷，以获得细小均匀的回火索氏体，再在585℃的温度下进行第二次热定径和热矫直后水冷，在570℃去应力回火100分钟，使残余应力得到有效消除，进行API标准螺纹加工后，得到所述油套管接箍。
实施例5
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例4基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例5的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例6
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例4基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例6的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例7
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例7的抗挤套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
连铸：将钢液浇铸成棒状连铸坯，连铸过程中采用电磁搅拌和轻压下技术以控制连铸棒坯中的偏析；
穿孔和热连轧：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1200℃，保温120min，然后在1150℃的温度下进行热穿孔，在1000℃的温度下进行热连轧，在950℃的温度下进行第一次热定径，冷却后，得到管坯。
调质热处理：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在880℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温60min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后基本获得全部马氏体组织，然后在605℃的温度下进行回火110min后水冷，以获得细小均匀的回火索氏体，再在555℃的温度下进行第二次热定径和热矫直后水冷，在540℃去应力回火110分钟，使残余应力得到有效消除，进行API标准螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
实施例8
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例7基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例8的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例9
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例7基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例9的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例10
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例7基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例10的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例11
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例7的抗挤套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
连铸：将钢液浇铸成棒状连铸坯，连铸过程中采用电磁搅拌和轻压下技术以控制连铸棒坯中的偏析；
穿孔和热连轧：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1200℃，保温120min，然后在1140℃的温度下进行热穿孔，在980℃的温度下进行热连轧，在930℃的温度下进行第一次热定径，冷却后，得到管坯。
调质热处理：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在880℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温65min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后基本获得全部马氏体组织，然后在595℃的温度下进行回火110min后水冷，以获得细小均匀的回火索氏体，再在545℃的温度下进行第二次热定径和热矫直后水冷，在530℃去应力回火110分钟，使残余应力得到有效消除，进行API标准螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
实施例12
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例11基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例12的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例13
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例11基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例13的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例14
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例11基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例14的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例15
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，包括如下步骤：
炼钢：根据上表1所示的实施例7的抗挤套管的化学成分进行配料，以高炉铁水和优质废钢为原料，然后依次经过氧吹转炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝、炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
连铸：将钢液浇铸成棒状连铸坯，连铸过程中采用电磁搅拌和轻压下技术以控制连铸棒坯中的偏析；
穿孔和热连轧：将所述连铸坯在环形加热炉内加热至1200℃，保温120min，然后在1140℃的温度下进行热穿孔，在970℃的温度下进行热连轧，在930℃的温度下进行第一次热定径，冷却后，得到管坯。
调质热处理：采用保护气氛炉加热(防止脱碳)，对所述管坯在880℃的温度下进行淬火(内外喷水淬火)，保温70min后，以30℃/s的冷却速度进行冷却，确保淬火后基本获得全部马氏体组织，然后在575℃的温度下进行回火120min后水冷，以获得细小均匀的回火索氏体，再在525℃的温度下进行第二次热定径和热矫直后水冷，在510℃去应力回火120分钟，使残余应力得到有效消除，进行API标准螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
实施例16
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例15基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例16的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例17
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例15基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例17的抗挤套管的化学成分进行配料。
实施例18
本实施例提供一种抗挤套管的制备方法，与实施例15基本相同，区别仅在于：根据上表1中实施例18的抗挤套管的化学成分进行配料。
对实施例1-18制备得到的抗挤套管进行室温屈服强度测试、抗拉强度测试、伸长率测试、夏比V型缺口冲击韧性测试、外压挤毁强度测试、不圆度测试、壁厚不均度测试、残余应力测试，结果如下表2所示。
表2实施例1-10中抗挤套管的性能
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以上实施例中抗挤套管的外径公差均在(0～+1.0％)D之间，壁厚公差均在(﹣10％～+15％)t之间。以上测试结果表明，所述抗挤套管的室温屈服强度级别可分别达到95ksi、110ksi、125ksi、130ksi、140ksi钢级要求，即室温屈服强度分别达到655～758MPa、758～965MPa、862～1034MPa、896～1068MPa、965～1137MPa，抗拉强度分别大于等于724MPa、862MPa、931MPa、965MPa、1034MPa，伸长率分别大于等于18％、16％、15％、14％、13％；所述抗挤套管的0℃时横向夏比冲击韧性≥80J、纵向夏比冲击韧性≥100J；所述抗挤套管具有高的抗外压挤毁强度；所述抗挤套管的外径公差：(0～+1.0％)D，壁厚公差：(﹣10％～+15％)t，不圆度≤0.5％，壁厚不均度≤12％，残余应力≤145MPa，兼具有较高的强度、韧性和抗挤强度，且强度、韧性和抗挤强度合理匹配。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗挤套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗挤套管由以下化学成分构成：
C 0.24％～0.29％、Si 0.17％～0.39％、Mn 1.05％～1.25％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr 0.95％～1.15％、Mo 0.30％～0.50％、Ni 0.25％～0.48％、Nb 0.03％～0.06％、V 0％～0.06％或Ti 0％～0.05％、Ce 0％～0.005％、Ca 0.010％～0.015％、Al0.006％～0.009％、N+H+O≤0.006％、N≤0.003％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质；
所述抗挤套管的制备方法，包括步骤：
根据所述的抗挤套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径和热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管；
所述进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝，炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯；
所述对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1185～1215℃，保温90～120min，然后在1135～1185℃的温度下进行热穿孔，在950～1135℃的温度下进行热连轧，在930～950℃的温度下进行第一次热定径，水冷后，得到管坯；
所述对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径、热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在870～890℃的温度下进行淬火，保温50～70min后，以20～50℃/s的冷却速度进行冷却，然后在565～665℃的温度下进行回火90～120min后水冷，再在515～615℃的温度下进行第二次热定径和热矫直，然后水冷，在500～600℃的温度下进行去应力回火，进行螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
2.根据权利要求1所述的抗挤套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗挤套管由以下化学成分构成：
C 0.24％～0.25％、Si 0.17％～0.21％、Mn 1.05％～1.09％、P≤0.011％、S≤0.002％、Cr 0.95％～1.00％、Mo 0.30％～0.35％、Ni 0.25％～0.29％、Nb 0.03％～0.05％、Ce 0％～0.001％、Ca 0.010％～0.013％、Al 0.006％～0.007％、N+H+O≤0.0048％、N≤0.0027％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的抗挤套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗挤套管由以下化学成分构成：
C 0.24％～0.26％、Si 0.23％～0.25％、Mn 1.10％～1.15％、P≤0.011％、S≤0.0018％、Cr 0.98％～1.03％、Mo 0.37％～0.39％、Ni 0.30％～0.34％、Nb 0.04％～0.05％、Ce 0％～0.002％、Ca 0.011％～0.014％、Al 0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0049％、N≤0.0025％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的抗挤套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗挤套管由以下化学成分构成：
C 0.25％～0.27％、Si 0.26％～0.29％、Mn 1.12％～1.16％、P≤0.010％、S≤0.0017％、Cr 1.02％～1.06％、Mo 0.41％～0.46％、Ni 0.36％～0.38％、Nb 0.04％～0.05％、V 0％～0.05％或Ti 0～0.04％、Ce 0％～0.003％、Ca 0.012％～0.015％、Al0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0045％、N≤0.0025％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的抗挤套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗挤套管由以下化学成分构成：
C 0.26％～0.28％、Si 0.28％～0.33％、Mn 1.16％～1.18％、P≤0.011％、S≤0.0018％、Cr 1.07％～1.10％、Mo 0.40％～0.43％、Ni 0.39％～0.48％、Nb 0.04％～0.05％、V 0％～0.05％或Ti 0～0.04％、Ce 0％～0.004％、Ca 0.011％～0.014％、Al0.007％～0.008％、N+H+O≤0.0043％、N≤0.0026％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的抗挤套管，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗挤套管由以下化学成分构成：
C 0.28％～0.29％、Si 0.35％～0.39％、Mn 1.20％～1.25％、P≤0.010％、S≤0.0017％、Cr 1.11％～1.15％、Mo 0.45％～0.50％、Ni 0.41％～0.45％、Nb 0.04％～0.06％、V 0％～0.06％或Ti 0～0.05％、Ce 0％～0.005％、Ca 0.012％～0.015％、Al0.007％～0.009％、N+H+O≤0.0044％、N≤0.0024％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
7.一种抗挤套管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
根据权利要求1-6任一项所述的抗挤套管的化学成分进行配料、冶炼、连铸后，得到连铸坯；
对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯；
对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径和热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述进行冶炼、连铸后，得到连铸坯的步骤具体包括：
将配料得到的原料依次经过氧吹转炉或电炉冶炼、喂Si-Ca丝和Ce丝，炉外精炼、真空脱气，得到钢液；
将所述钢液浇铸成棒状连铸坯。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述对所述连铸坯进行热穿孔、热连轧、第一次热定径后，得到管坯的步骤具体包括：
将所述连铸坯在加热炉内加热至1185～1215℃，保温90～120min，然后在1135～1185℃的温度下进行热穿孔，在950～1135℃的温度下进行热连轧，在930～950℃的温度下进行第一次热定径，水冷后，得到管坯。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述对所述管坯进行调质热处理、第二次热定径、热矫直后进行螺纹加工，得到所述抗挤套管的步骤具体包括：
在保护气氛炉中，对所述管坯在870～890℃的温度下进行淬火，保温50～70min后，以20～50℃/s的冷却速度进行冷却，然后在565～665℃的温度下进行回火90～120min后水冷，再在515～615℃的温度下进行第二次热定径和热矫直，然后水冷，在500～600℃的温度下进行去应力回火，进行螺纹加工后，得到所述抗挤套管。
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