[发明专利]N80级焊接石油套管用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域的一种石油套管用钢及其制造方法，特别涉及一种N80级焊接石油套管用钢及其制造方法。

背景技术

石油套管是石油、天然气开采过程中的重要管线材料，其一般是根据API(美国石油协会)标准组织生产与供货的。目前常用的石油套管主要由无缝管和焊管制造，而其中的焊管相对于无缝管而言，具有生产效率高、尺寸精度好、规格范围宽、抗挤毁、抗爆能力强、成本低等优点，因此是生产厂家与油田用户的首选品种，其用量占套管总用量的50％以上。

传统的焊接石油套管一般是通过如下生产工艺制备的：首先根据套管性能的需求，设计合适的化学成分，冶炼并轧成热轧板卷；其后将板卷通过成型和焊接方式制成管材；而后对钢管焊缝或钢管整体进行热处理，并对管端进行适当的螺纹加工，最终生产出合格的石油套管。

而在我国，焊管在焊接石油套管的推广和应用方面起步较晚，2003年焊接石油套管占石油套管总量仅13.1％，并且国内焊接石油套管使用的大部分仅限于J55钢级(屈服强度为380MPa)的表层套管，而随着石油开采力度不断加大，高级别石油套管N80(屈服强度为552MPa)的使用量逐年增加。而比较可喜的是，随着装备水平的提高和微合金技术、控轧控冷技术的进步，国内众多钢厂已经有条件生产出性能满足API-5CT要求(如表1所示)的N80级焊接石油套管用板卷。

表1.N80级焊接石油套管用板卷的性能要求

  牌号  标准  屈服强度MPa  抗拉强度MPa  延伸率，A50，  ％  N80  API-5CT-2005  552～758  ≥689MPa  16

注：横向冲击功AKV(0℃)≥15J(试样尺寸10mm×10mm×55mm)或12J(横向的平均值，试样尺寸7.5mm×10mm×55mm)

但同时需要指出的是，目前国内钢厂所生产的N80级焊接石油套管用板卷还存在诸多不足，其主要体现于板卷用料成本较高、制备工艺复杂，难以操控等方面。以下举例说明：

公开号为CN101096737A的发明专利提出了一种N80级焊接石油套管用钢，该钢种包含的化学成分按重量百分比为：C：0.2～0.3％、Si 0.1～0.5％、Mn 0.8～1.5％、P＜0.02％、S＜0.01％、Al 0.005～0.050％、Mo 0.1～0.3％、V 0.01～0.1％以及余量的Fe和不可避免的杂质.该钢种强度可满足API-5CT N80的要求，其制备工艺大致包含如下流程：冶炼-制坯-热轧-层流冷却-卷取。该钢种成分中含Mo，虽然在一定程度上提高了产品的稳定性，但也提高了合金成本。此外，该专利仅利用V来获得沉淀强化，而不含Nb和Ti，因此并不能充分发挥沉淀强化的作用。此外由于V在提高奥氏体再结晶温度方面，效果并不是很明显，故单独加V并不能充分发挥TMCP的作用，因而无法充分细化晶粒，因此所得钢种会在强韧性方面会出现不足。