[发明专利]一种改善热轧油井管接箍料冲击韧性的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于一种低合金钢制造技术领域，涉及一种改善热轧油井管接箍料冲击韧性的生产方法。

背景技术

接箍连接是目前油井管进行连接的最常用的方法，其所用接箍通常由厚壁无缝钢管制造，该钢管除强度要求外还对韧性指标有明确的要求。

热轧无缝钢管特殊的生产工艺决定了厚壁管冲击韧性低，得不到较好的强韧性匹配，目前的改善措施一种是通过成分调整，提高贵重金属的含量来达到；一种是采用热处理方法。

以上两种方式都需要较高的成本，为降低成本又达到钢管韧性的目的，开始出现在线常化技术，它是将连轧脱棒后的钢管温度降至Ar1温度以下，使奥氏体完全分解，之后用再加热炉重新加热奥氏体化，而后进行定径轧制，利用重结晶细化奥氏体晶粒，这样定径后空冷的钢管晶粒会比以前有所细化，使钢管韧性提高。例如美国专利US5186769、英国专利GB2101014A、英国专利GB2137539A，但在线常化技术对提高钢管强度作用不大，为提高强度，出现了加快定径后冷却速度，获得贝氏体组织的加速冷却工艺。

定径后的加速冷却获得贝氏体组织的工艺虽可提高钢管的强韧性能，例如中国专利02145363.2，但仍有不足之处，一是由于管材生产工艺特点决定了对贝氏体组成比例的控制将是一个生产上的难题，一旦上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体的比例控制不当，则钢管的冲击韧性会急剧变坏；二是从900℃以上的终轧温度快速冷到贝氏体组织转变的低温区，将在钢管内产生很大应力，易造成钢管弯曲、变形；三是对于厚壁管由于其蓄热量大，很难保证钢管内外冷却均匀，内表面的冷却不易达到贝氏体转变温度，造成内外组织不均度变大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善热轧油井管接箍料冲击韧性的生产方法，针对油井管接箍料厚壁无缝管轧制工艺，通过控制轧制和控制冷却来提高油井管接箍料无缝钢管冲击韧性，使在不损失强度的情况下，提高热轧接箍料的冲击韧性，同时保证钢管不产生弯曲、变形等缺陷。

本发明的目的是这样实现的：一种改善热轧油井管接箍料冲击韧性的生产方法，将管坯送环形加热炉中进行加热，加热温度控制在1250℃～1280℃；加热管坯由穿孔机穿孔，控制穿孔温度在1200℃～1250℃；穿孔后无缝管毛管由MPM限动心棒连续轧管机进行连续轧制，钢管连续轧制温度控制在980℃～1100℃进行，利用动态再结晶轧制使高温轧制后奥氏体不出现混晶和粗晶；钢管连轧脱管后马上进入穿水管中实施穿水快速冷却至850℃～950℃温度区间，抑制再结晶奥氏体晶粒的长大；通过横移链实现均温；均温后连轧的荒管直接进定减径轧机，在Ar3以上40℃～140℃范围，即750℃～850℃温度的亚稳定奥氏体区进行定减径终轧，使奥氏体晶粒变形拉长，增加铁素体形核率，保证终轧后钢管温度不低于Ar3温度；终轧后的钢管立即进入穿水管中穿水冷却或实施汽雾快冷，经快冷后的钢管温度控制在Ar1点～Ar1点以上70℃，即620℃～690℃，增加铁素体形核率，获得细小的等轴状铁素体和珠光体组织；穿水后钢管通过辊道传送至步进式冷床，在冷床的两侧各安装两台轴流风机，增加空气对流以提高冷却速度，使定径后的钢管能够以1℃～3℃/s速度冷却至室温，进一步细化晶粒，保证厚壁管组织和性能，最终提高钢管的强度与韧性。

本发明是无缝管在限动芯棒连续轧管机组(MPM)轧制后进行快速冷却到一定温度，以使该轧制过程的大变形量得到的细小晶粒减缓长大，并通过定径轧制后的穿水冷却，提高钢管组织转变的过冷度，增加了铁素体和珠光体转变的形核率，进一步细化晶粒，并使珠光体的片层间距减小，最终使钢管获得良好的力学性能。由于穿水冷却分两段进行，并增加了冷床风冷，合理分配了冷却能力，避免了由于终轧一段式的强冷造成的钢管内应力增大甚至变形。

本发明的优点是：

1.通过控制油井管接箍料轧制和冷却，使再结晶奥氏体和最终铁素体、珠光体细化，在提高钢管韧性的同时对强度也有改善，使产品合格率由43.6％提高至99％以上。

2.与公开号为CN 1502425A的专利相比，本发明的创新之处在于将连轧变形后钢管穿水快冷至较低温度的奥氏体区，抑制再结晶奥氏体晶粒的长大，通过横移链实现均温。而且，本发明在定径后分两段式冷却，可以避免由于终轧一段式的强冷造成的钢管内应力增大甚至变形。实践结果显示，对改善厚壁无缝管的冲击韧性作用明显。