[发明专利]N80Q级别直缝电阻焊石油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料高强度低合金钢技术领域，具体涉及一种高强度石油套管及其制造方法，特别是API Spec 5CT标准中一种N80Q直缝电阻焊(ERW)石油套管及其制造方法，其热轧态板卷性能为API J55钢级，整管调质后性能为API N80Q钢级。

背景技术

石油套管是油田最常用的石油专用管材之一，用量大，花钱多，是油气田钻采作业中必不可少的施工材料，在油气田生产开发过程中具有极其重要的作用。

美国石油协会API Spec 5CT标准规定，石油套管可以采用无缝管和ERW直缝电阻焊管制造。ERW石油套管，又称高频直缝电阻焊套管。与无缝管相比，具有壁厚均匀、尺寸精度高、射孔性能好，抗挤毁能力强，成本低等显著优势，可以替代同钢级无缝套管在油田使用，受到管厂和油田的青睐。

直缝电阻焊石油套管的传统生产工艺是：首先，根据石油套管性能的要求，设计合适的化学成分，冶炼并轧制成热轧板卷；然后，将板卷通过ERW方式制成直缝焊管，并对焊管焊缝或焊管整体进行热处理，随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。

API Spec 5CT标准规定，N80Q钢级石油套管管体的屈服强度为552～785MPa，抗拉强度≥689MPa，0℃时横向夏比冲击功≥20J。由于该钢级套管强度较高，达到了ERW机组制管能力的极限，如果直接采用N80级别热轧板卷来制管，会给成型带来一定难度。因此，可采用较低强度级别的J55热轧板卷进行ERW焊接制管，然后进行整管热处理，使钢管的最终性能达到N80Q级别水平。而且焊缝和管体进行相同的热处理工艺，得到的最终组织相同，有效减轻焊缝与管体的组织、性能差异，消除残余应力，提高钢管整体的质量。

在本发明之前，已有多个有关N80Q钢级ERW石油套管的文献或发明专利，但采用中碳中锰、低成本设计的N80Q级ERW石油套管报导很少，以下简单介绍与本发明较为接近的文献和专利：

1)中国专利CN101376943A，80ksi钢级直缝焊石油套管用钢、套管及制造方法。成分中含Mo：0.1-0.5％，制管后进行整管调质热处理。

2)中国专利CN101643883A，N80、P110、L80钢级直缝焊石油套管用钢及套管制造。本专利中C：0.10-0.24％，下限处于包晶区，不适合连铸生产；添加合金Cr：0.3-0.6％，Nb：0.12-0.14，V：0.08-0.12，成本较高；制管后进行整管调质热处理。

3)日本专利JP58093821A，油井用电阻焊钢管的制造方法。本专利中C：0.23-0.26％，Mn：1.8-2.0％，Cr：0.30-0.35，总体碳当量较高，影响韧性和焊接性；制管后整管进行正火或调质热处理。

4)日本专利JP58199818A，高强度油井用钢管制造方法。本专利中C：0.28-0.35％，Mo：0.1-0.3％，V：0.02-0.10，C含量偏高，添加贵重金属Mo；制管后整管进行正火热处理。

5)日本专利JP58199819A，高强度油井用钢管制造方法。本专利中C：0.30-0.35％，V：0.05-0.09，C含量偏高，添加贵重金属V；制管后整管进行正火热处理。

6)日本专利JP59170223A，正火型均质高强度油井电阻焊钢管制造方法。本专利中C：0.25-0.40％，C含量偏高；制管后整管进行正火热处理。

7)日本专利JP01225722A，油井用高强度电阻焊管制造方法。本专利中选择性加入Nb：0-0.045％，V：0-0.10％；热轧态钢板(板卷)为N80级别，强度高不利于后续ERW制管；制管后进行焊缝热处理，管体和焊缝的性能一致性较差。

8)日本专利JP07102321A，拉伸强度800MPa高强度非热处理油井用钢管的制造方法。本专利中C：0.25-0.40％，V：01-0.10％；热轧态钢板(板卷)为N80级别，强度高不利于后续ERW制管；制管后进行焊缝热处理，管体和焊缝的性能一致性较差。

其中7)、8)专利均为热轧态N80直缝焊石油套管的发明专利，对焊缝和热影响区进行热处理，与本发明产品不同。而1)、2)、3)、4)、5)、6)专利与本发明产品最为接近，均为制造调质态N80Q直缝焊石油套管的发明专利，但均与本发明有明显不同之处。