[发明专利]耐-40～-80℃低温的高强高韧性石油套管

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油套管，特别是一种耐-40～-80℃低温的高强高韧 性石油套管。

背景技术

钢铁的强韧化技术是低合金调质钢中最重要的研究课题。在低合金调 质钢中，由于强度和韧性的矛盾关系：为了获得较高的强度，则必须降低 回火温度或者缩短回火时间，材料的冲击韧性受到影响；而为了改善钢铁 的冲击韧性，在调质热处理中必须提高回火温度或者延长回火时间，钢铁 材料的屈服强度则会显著的降低。

钢铁材料的冲击韧性还会受到温度的影响，通常情况下，随着温度的 下降，材料的冲击韧性会越来越差，冲击断口剪切面积也逐渐降低。

在实际使用和生产检测过程中，通常将冲击断口剪切面积为50％时候 的冲击测试温度称为该材料的韧脆转变温度。因此衡量钢铁材料低温韧性 的指标有两个：韧脆转变温度以及韧脆转变温度下的冲击值。

在地球的一些极端地区(高寒，两极，荒漠等)，蕴藏着丰富的石油 天然气资源，例如俄罗斯的北极地区，加拿大的北部，以及美国的阿拉斯 加州等。为了开发这些地区的资源，相应的对石油套管、油管、管线管等 产品提出了高强、高韧、耐低温的性能要求。

在无缝钢管生产过程中，由于轧制工艺的限制，通常钢管材料的纵向 冲击韧性要高于管材的横向冲击韧性，而在套管特别的低温环境下使用的 高钢级套管，裂纹的萌生和扩展通常都是沿管材的纵向进行。因此改善低 温使用套管的冲击韧性，减小套管在低温条件下的沿纵向开裂倾向性，必 须在保证钢管材料具有较高屈服强度的同时还要具有较好的低温冲击韧性 特别的横向冲击韧性，以及较低的韧脆转变温度。才能保证套管在低温环 境下的使用安全。

发明内容

本发明是鉴于上述技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐 -40～-80℃低温的高强高韧性石油套管，以利于达到目的之一，常温下 管材的屈服强度1034～1172MPa；目的之二，韧脆转变温度在-40℃～- 80℃；目的之三，在韧脆转变温度下夏比V型横向冲击功50～80J，纵向 冲击功80～120J。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种耐-40～-80 ℃低温的高强高韧性石油套管，其中：该套管组成以质量％计，含有C：0.16 ％～0.35％、Si：0.10％～0.50％、Mn：0.15％～1.45％、P：0.001％～ 0.010％、S：0.0001％～0.003％、Ni：0.15％～1.45％、Cr：0.25％～1.50 ％、Mo：0.15％～1.25％、V：0.01％～0.20％、Nb：0.01％～0.08％。

所述套管组成中，以质量％计，还含有选自W：0.01％～0.85％，B： 0.001％～0.005％，Ti：0.001％～0.08％，Al：0.005％～0.06％中的一 种或一种以上。

所述套管组成中，以质量％计还含有O：0.0001％～0.004％，N：0.001 ％～0.012％，H：0.0001％～0.005％。

所述套管组成中，以质量％计还含有Ca：0.0005％～0.0050％。

所述套管常温下管材的屈服强度1034～1172MPa；韧脆转变温度在- 40℃～-80℃；在韧脆转变温度下夏比V型横向冲击功50～80J，纵向冲 击功80～120J；平均晶粒度为8.5～10级。

本发明的效果是：该套管在合金元素设计上采用较低的C元素保证冲 击韧性，添加适量的Cr、Mo、Mn、Ni等合金元素来提高材质的强度，同时 辅助V、Nb、Ti等微合金化元素细化晶粒，改善钢管的强韧性匹配。本发 明的套管在具有较高的屈服强度的同时，还具有较低的韧脆转变温度和优 良的低温冲击韧性。

具体实施方式

下面，结合实施例详细说明本发明的耐-40～-80℃低温的高强高韧 性石油套管加以说明。

本发明的耐-40～-80℃低温的高强高韧性石油套管是这样实现的：