CN1600887A - 高压地下储气井套管及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压地下储气井套管，采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，其中：该套管的主要成分(重量％)为：C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe。其生产方法包括以下步骤：选料、熔炼、轧制、热处理、最后探伤和加工螺纹。其有益效果是该套管材料的强韧性配合好，具有较高的抗疲劳性能和气密性。该套管的使用方式特点如下：套管两端加工有外螺纹，通过带内螺纹的接箍进行控制扭矩的机紧(添加螺纹脂)，以这种方式来任意组合储气井的长度，从而调整储气井的储气容积。这不仅降低了储气井的建设成本，且维护也更加方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然气及其他非腐蚀性气体储气井用套管储气井用套管领域，特别是一种具有较高的抗疲劳性能和良好强韧性的高压地下储气井套管的使用及其生产方法。
背景技术
储气井是天然气加气站或天然气管网中用于存储压缩天然气的立井。由于传统储气罐的安全性较差，因而带来对储气罐的维护困难，使采用套管作为储气容器的地下储气井成为汽车加气站或天然气管网中调峰井的首选。额定工作压力：25Mpa；公称容积1～10立方米；设计井深在150米左右；其结构形式如图1所示。由于井筒长期工作在反复的充气和排气之间，受到较强的疲劳应力，容易产生疲劳破坏导致井筒泄露。目前主要使用普通的N80套管，不能保证井筒的抗疲劳性能和较好的强韧性配合，成为储气井的隐患。
发明内容
为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有较高的抗疲劳性能和良好强韧性的高压地下储气井套管及其生产方法；同时也达到提高储气井的安全性和维护方便的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种高压地下储气井套管，采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，其中：该套管的主要成分(重量％)为：C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe。
还提供一种高压地下储气井套管的生产方法，其主要包括以下步骤：
(1)选料。采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，即采用海绵铁和废钢做炼钢原料；
(2)熔炼。将原料通过电弧炉熔化成钢水，经过炉外精炼和真空脱气后获得C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe的化学成分；
(3)轧制。连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环行炉内加热，炉温为1250～1290℃，热定心温度为1200～1220℃，热穿孔温度为1220～1250℃，连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤；
(4)热处理。在850～890℃淬火(水淬)，在550～650℃回火；在500～600℃热定径，在450～550℃热矫直，最后探伤。
本发明的有益效果是用所述方法生产的高压地下储气井套管材料的强韧性配合较好，屈强比≤0.9，有较高的抗疲劳性能。采用特殊螺纹密封脂，保证了螺纹连接在反复拉、压状态下的良好密封性能。通过严格控制S元素的含量及保持较高的热矫直温度，降低了钢种S的含量和钢管的残余应力，提高了该套管的耐腐蚀性，并具有良好的强韧性配合，同时也具有更好的淬透性及更高的回火抗力。提高了储气井的安全性，对储气井的维护也更加方便。
具体实施方式
结合实施例对本发明的高压地下储气井套管及其生产方法加以说明。
为了使储气井套管获得高的抗疲劳性能，在钢种设计时对C、Mn、Mo等合金元素的含量进行了优化组合，使其具有更好的淬透性及更高的回火抗力，使其在调质处理后在保持强度指标的同时材料任性也有了较大提高；通过采用直接还原铁+优质废钢作为炼钢原料，经过炉外精炼和真空脱气等工艺控制S、P等有害元素的含量，降低钢中的非金属夹杂物，获得优质纯净的钢水，进一步减少了夹杂物及有害元素对材料抗疲劳强度的影响。钢水连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环行炉内加热，经热定心，热穿孔，连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤等工艺；再通过调质处理保证套管的强度和韧性；经热定径，热矫直，探伤后获得了显微组织为回火索氏体的具有较高抗疲劳性能和优良的综合机械性能的管材。
储气井套管疲劳循环次数保证在0-25Mpa的循环应力下不少于2.5×104；其好的强韧性配合可达到：成品套管材料的屈强比≤0.9。
该套管为非API钢级套管TP80CQJ(其中TP是Tianjin Pipe的英文缩写，80是其钢级强度的缩写，CQJ是储气井汉语拼音Chu QI Jing的缩写)
本发明的高压地下储气井套管及其生产方法是这样实现的：
高压地下储气井套管，采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，其中：该套管的主要成分(重量％)为：C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe。
高压地下储气井套管的生产方法，主要包括以下步骤：
(1)选料。采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，即采用海绵铁和废钢做炼钢原料；
(2)熔炼。将原料通过电弧炉熔化成钢水，经过炉外精炼和真空脱气后获得C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe的化学成分；
(3)轧制。连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环行炉内加热，炉温为1250～1290℃，热定心温度为1200～1220℃，热穿孔温度为1220～1250℃，连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤；
(4)热处理。在850～890℃淬火(水淬)，在550～650℃回火；在500～600℃热定径，在450～550℃热矫直，最后探伤。
经热处理后，该套管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度R(t0.5)：552～758Mpa
抗拉强度Rm：689～862Mpa
该成品套管材料的屈强比≤0.9
以一种Φ177.8×9.19mm LC规格和扣型的套管为例，其套管的整体使用性能指标如下：
管体抗挤毁强度：≥37.3MPa，内屈服强度：≥49.92MPa，螺纹连接强度：≥235.00(1000kgf)，成品套管疲劳循环次数保证在0-25Mpa循环应力下不少于2.5×104。
高压地下储气井套管材料的强韧性配合较好，屈强比≤0.9，有较高的抗疲劳性能。通过控制管体的几何尺寸保证公端有效螺纹的长度，合理优化螺纹参数，严格控制接箍螺纹的磷化层厚度及逐支修磨公、母端螺纹的起始扣和黑皮扣毛刺，以及采用特殊螺纹密封脂来保证螺纹连接在反复拉、压状态下的良好密封性能。通过严格控制S元素的含量及保持较高的热矫直温度降低了钢种S的含量和钢管的残余应力，使其具有一定的耐腐蚀能力。
实施例：
按所述成分和方法生产出储气井用套管TP80CQJ(Φ177.8×9.19mmLC)，其化学成分和加工工艺参数如下：
所述套管的化学成分(重量％)为：C＝0.21～0.28％；Si＝0.20～0.35％；Mn＝0.1.45～1.55％；P≤0.015％；S≤0.010％；Ni≤0.20％；Cr≤0.20％；Mo＝0.08～0.12％；Cu≤0.20％。余量为Fe。
采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉融化成钢水，经过炉外精炼和真空脱气后获得如上所述化学成分，连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环行炉内加热，炉温为1275℃，热定心温度1210℃，热穿孔温度1230℃，连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤；在890℃淬火(水淬)，在610℃回火；在580℃热定径，在520℃热矫直，最后探伤。经热处理后，该套管的力学性能达到的指标如下：
屈服强度R(t0.5)：620～758Mpa
抗拉强度Rm：≥750Mpa
成品套管材料的屈强比≤0.9
其套管的整体使用性能指标如下：
成品套管疲劳循环次数保证在0-25Mpa循环应力下不少于2.5×104。
Claims (2)
1、一种高压地下储气井套管，采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，其特征是：该套管的主要成分(重量％)为：C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe。
2、一种高压地下储气井套管的生产方法，主要包括以下步骤：
(1)选料。采用直接还原铁和优质废钢作为炼钢原料，即采用海绵铁和废钢做炼钢原料；
(2)熔炼。将原料通过电弧炉熔化成钢水，经过炉外精炼和真空脱气后获得C：0.21～0.28％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.145～1.55％、P≤0.015％、S≤0.010％、Ni≤0.20％、Cr≤0.20％、Mo：0.08～0.12％；Cu≤0.20％，余量为Fe的化学成分；
(3)轧制。连铸成圆坯，将冷却后的连铸坯在环行炉内加热，炉温为1250～1290℃，热定心温度为1200～1220℃，热穿孔温度为1220～1250℃，连轧，定径，冷却，锯切，矫直，探伤；
(4)热处理。在850～890℃淬火(水淬)，在550～650℃回火；在500～600℃热定径，在450～550℃热矫直，最后探伤。
(5)使用：套管两端加工有外螺纹，通过带内螺纹的接箍进行控制扭矩的机紧(添加螺纹脂)，以这种方式来任意组合储气井的长度，从而调整储气井的储气容积，改变储气井的储气量。
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|---|---|---|---|---|
| CN102061995A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-05-18 | 杭州汽轮铸锻有限公司 | 一种燃气轮机进气缸及制作工艺 |
| CN105734405A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-06 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 高压加氢装置用无缝钢管及其生产方法 |
| CN109338221A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-15 | 林州凤宝管业有限公司 | 一种挂车车轴管及其生产方法 |
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2003
- 2003-09-28 CN CN 03144475 patent/CN1269984C/zh not_active Expired - Lifetime
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