[发明专利]一种低钢级连续油管用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续油管用钢，特别是适合钻井、测井、完井等油田作业领域使用的低钢级连续油管用钢，以及该钢的制造方法。低钢级是指钢种的屈服强度在50Ksi～70Ksi之间。

背景技术

连续油管(Coiled Tubing，简称CT)是相对于常规螺纹联接油管而言的，它又称为挠性油管、蛇形管或盘管。是一种缠绕在滚筒上，可连续下入或从油井起出的一整根无螺纹联接的长油管。连续油管用材主要有碳钢、调质钢和稀有材料等，其中稀有材料，例如钛合金，有质量轻和强度高等优点，但价格贵，是普通钢制连续油管的6倍。

自从1962年世界上第1台连续油管作业机问世并开始用于石油工业以来，经过40多年的发展，连续油管作业现已成为世界油气工业技术研究和应用中的一个热点。在国外，连续油管技术主要是作为传输流体的通道，基本用于洗井、基质酸化和氮气举升，2001年占连续油管服务收入的77％。目前连续油管技术已经扩展到钻井、修井、测井、射孔以及增产措施等领域。连续油管修井已代表着当今世界修井技术的发展方向，并将作为一种常规、高效的作业技术在世界范围内普及。目前连续油管最大钻井深度已超过6900m，其外径由最初的33.4mm发展到168.27mm，随着连续油管技术的发展，在钻井领域的应用将进一步扩大。可以说，世界石油工业正在经历一次连续油管技术革命。

随着连续油管技术的不断进步和发展，连续油管的使用已扩展到石油行业的各领域，尤其是近年来在钻井领域和输油领域的应用。我国引进和利用连续油管技术始于70年代，1977年我国引进了第1台Bowen OilTools(波恩工具公司)的产品，但长期以来由于国外的制造和使用技术的封锁，连续油管作业技术一直未得到广泛的应用和推广。直至2000年以后，连续油管作业技术在国外快速发展，引起国内各大油田的关注，加速了国内连续油管作业设备的引进和技术创新的步伐，截止2008年底全国共引进43台连续油管作业设备，年增长率为14％。此外，国内宝鸡石油钢管公司正筹建连续油管生产线，该生产线是亚洲第一条世界第三条连续油管生产线，设计年产量为1.5万吨。鉴于国内不断增长的需求和技术的不断创新，连续油管的使用量将大幅攀升，开发出国内连续油管用原材料迫在眉睫。

现有技术中也有介绍关于连续油管用钢及其制造方法的，如申请号为200710168545.3的中国专利申请公开了一种高塑性连续油管用钢及其制造方法。该技术通过炼钢工艺控制及控轧空冷工艺控制，生产出强韧性适中、组织均匀的连续油管用钢，该钢在轧制过程中变形抗力小，对轧机损耗小。但该文献技术主要针对CT70及更高钢级的连续油管用钢的开发。

本发明主要针对CT70以下钢级的连续油管用钢。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有良好塑性和韧性的低钢级连续油管用钢带。

本发明中术语“低钢级”是指钢种的屈服强度在50Ksi～70Ksi之间。

为此，本发明采用低C、高Cr及合金化的成分设计，配合控轧控冷工艺，生产出的高强度低合金钢具有珠光体、铁素体及贝氏体组织，屈服强度达到50～70Ksi，同时具有良好的塑性，以及更容易实现的可制造性。

为达到上述目的，本发明的低钢级连续油管用钢，其化学成分(按重量百分比计)为C：0.03～0.17％、Si：0.10～0.60％、Mn：0.40～1.60％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr：0.51～1.00％、Ti：0.01～0.10％、Mo：0.05～0.35％、Cu：0.10～0.50％、Ni≤0.15％、Ca：0.0010～0.0050％，Alt：0.01～0.05％，N≤0.012％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本发明成分的设计依据如下：

碳C：最基本的强化元素。碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起固溶强化的作用，与强碳化物形成元素形成碳化物析出，则起到沉淀强化的作用。但太高的C对钢的延性、韧性和焊接性能不利，C太低降低钢的强度。所以C控制在0.03～0.17％。

硅Si：主要是以固溶强化形式提高钢的强度，同时也是钢中的脱氧元素，但含量过高会恶化钢材的焊接性能，因此控制在0.10～0.60％。

锰Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。Mn还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性。本钢种Mn含量为0.40～1.60％。