[发明专利]一种石油套管用钢、高频电阻焊石油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油套管用钢，具体地说，涉及一种石油套管用钢及其制造方法和CO₂气体保护焊的方法，以及用该钢种制成的125ksi钢级高频电阻焊石油套管及其制造方法。

背景技术

API标准规定，石油套管分为无缝管和焊接套管两种类型。相对于无缝管而言，焊接套管具有生产效率高、尺寸精度好、规格范围宽、成本低等显著特点，因此是生产厂家与油田用户的首选品种，一直受到市场的青睐。

高频电阻焊石油套管传统的生产工艺是：根据套管性能的需要，设计合适的化学成分，冶炼并轧成热轧板卷，将板卷通过成型和高频电阻焊方式制成管料，对钢管焊缝或钢管整体进行热处理，然后对管端进行适当的螺纹加工，最终生产出合格的石油套管。

为了提高生产效率，除了需要对板卷边部进行高频电阻焊外，还需对两板卷头尾之间进行CO₂气体保护焊，以便实现多卷连续生产。但是CO₂气体保护焊要求板卷的碳当量低，为了能很好的进行板卷头尾对焊，一般都将板卷的碳当量控制在0.43以下。

然而，125ksi钢级石油套管要求管体的屈服强度在862-1034MPa之间，抗拉强度≥931MPa，零度横向冲击功≥27J，与低钢级产品相比，125ksi产品的强度提高，同时对韧性的要求也提高。

为了得到125ksi钢级产品的高强度和高韧性，需要加入合金元素，但合金元素的加入会使碳当量高于0.43，导致CO₂气体保护焊的焊缝在制管过程中断裂。

JP07173541A和JP06017127A采用焊接后回火或正火的热处理方式生产高强度机械结构用ERW钢管，其钢种合金含量较高，碳当量高，会给连续生产时的板卷头尾焊接带来问题，并且其韧性低，不适于125ksi钢级石油套管的生产。

CN101376946A提供了一种110ksi钢级直缝焊石油套管用钢，但这种直缝焊石油套管强度较低，不适合125ksi产品的生产。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种石油套管用钢，其能够用于制造125ksi钢级的高频电阻焊石油套管，并且还能够适用于CO₂气体保护焊工序，提高后续的高频电阻焊石油套管生产效率。

本发明的第二个目的在于提供一种所述石油套管用钢的制备方法，其能够制造出强度较低的石油套管用钢，有利于降低后续的钢管成型工序的难度。

本发明的第三个目的在于提供一种所述石油套管用钢的CO₂气体保护焊的方法，其能够实现多卷连续生产，并且当碳当量在0.43-0.55时，其焊缝在制管过程中不断裂。

本发明的第四个目的在于提供一种高频电阻焊石油套管，其符合125ksi钢级要求。

本发明的第五个目的在于提供一种所述高频电阻焊石油套管的制备方法，其能够制备出符合125ksi钢级要求的石油套管。

本发明所提供的石油套管用钢，其成分质量百分比为：C：0.15-0.3％、Si：0.1-0.5％、Mn：0.6-1.2％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Mo：0.1-0.5％、V：0.08-0.2％、Ti：0.01-0.05％、Nb：0.01-0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质，并且其碳当量≤0.55。

本发明所提供的石油套管用钢，其成分质量百分比优选为：C：0.2-0.3％、Si：0.1-0.4％、Mn：0.6-1％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Mo：0.1-0.3％、V：0.08-0.15％、Ti：0.01-0.05％、Nb：0.01-0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，碳当量为0.43-0.55。

本发明所提供的石油套管用钢可以采用以下方法制造，包括：

(1)钢水冶炼，并浇铸成板坯；

(2)板坯经1200-1300℃加热后轧成板带，板带的终轧温度为850-950℃；

(3)轧后板带经层流冷却至650-700℃卷取成板卷。

本发明所提供的所述石油套管用钢的CO₂气体保护焊的方法，焊接电流为500-600A，焊接速度50-60cm/min。

本发明所提供的高频电阻焊石油套管，其成分质量百分比为：C：0.15-0.30％、Si：0.1-0.5％、Mn；0.6-1.2％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Mo：0.1-0.5％、V：0.08-0.2％、Ti：0.01-0.05％、Nb：0.01-0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质，并且其碳当量≤0.55。