[发明专利]一种P110钢级高频直缝焊管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高钢级高频直缝焊管制造技术领域，具体涉及一种P110钢级高频直缝焊管的制造方法，特别是指使用热轧卷板生产API5CT标准中规定的P110钢级石油套管、油管的工艺方法。

背景技术

我国的许多油田已进入开发的中后期，开发难度越来越大，井况越来越复杂，特别是深井以及超深井的钻探对套管的性能提出了更高的要求，我国高强度石油套管、油管的需求量正在日益增大。据统计，每钻进1m，约需油井管62Kg，其中套管及油管占58Kg。近年来，我国每年消耗油井管超过200×10⁴吨，油井管在石油工业中占有重要的位置。现有石油套管、油管制造技术生产的产品不但成本高，而且性能不能满足复杂井况的使用要求，因此开展高钢级、高性能的高频直缝焊石油套管、油管的生产和工艺研究，制造出质优价廉的油井管已成为当务之急，对提高油田开采效率，降低开采成本，有着深远的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种P110钢级高频直缝焊管的制造方法，克服现有石油套管、油管制造技术存在的缺陷，通过优化材料的化学成分，改进生产工艺，制造出质优价廉的油井管，提高油田开采效率，降低开采成本。

本发明的设计思路：

(1)本发明通过优化材料的化学成分设计焊管母材成分组成，合理调节合金元素的比例，有效降低原材料成本，并提高了组织晶粒度及材料的淬透性。

本发明选择适当的碳含量，可以在保证焊缝质量的同时，提高焊管调质热处理后的韧性和抗延迟开裂能力。采用适当的合金元素配比，控制Mn元素的含量，Mn元素可提高材料的淬透性，但会促进S、P元素在晶界偏聚，降低Mn元素的含量可减轻S、P等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚，提高钢的韧性，还可以减少焊管在热处理过程中材料的脱碳。适当添加合金元素Cr、Al，可以细化晶粒，提高材料的抗蚀性和淬透性，降低材料的脆性转变温度，使焊管母材具有优异的热处理性能。因此，本发明通过优化材料的化学成分，合理调节合金元素的比例，即可实现用较低规格的低钢级卷板，通过调质热处理工艺生产出符合API 5CT标准规定的P110钢级石油套管、油管。

(2)本发明采用热机械轧制技术实现P110钢级石油套管、油管产品的高效生产，并有效优化焊管的焊缝组织。

本发明采用热机械轧制实现一种规格母管生产不同规格管径的石油套管、油管。热机械轧制技术采用中频感应加热方式，加热速度快，材料组织原奥氏体晶粒来不及长大，细化晶粒效果明显。通过热机械轧制技术还可以优化焊缝组织，有效消除晶粒状态差异和细化晶粒，使管体各处均为接近一致的细小晶粒的铁素体和珠光体组织，并进一步消除管体与焊缝的金相组织差异，消除焊接内应力，显著提高焊管的综合力学性能。

本发明采用的技术方案：

(1)以热轧卷板为原料，其化学成分以重量百分比计为：C：0.25～0.30，Si：0.20～0.28，Mn：1.10～1.50，Cr：0.15～0.35，P≤0.018，S≤0.002，其余为Fe和不可避免的杂质；

(2)卷板通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用高频感应焊机对管状上的直缝进行焊接制成母管，焊后即时进行内外毛刺剔除工序；

(3)将清除完毛刺后的母管通过中频感应炉加热至920～950℃后后进入热轧减径机，将母管热机械轧制成各种不同规格管径的管坯；

(4)对热轧后的管坯进行全管体调质热处理，制成成品管；

(5)对成品管进行管体超声波探伤、管端磁粉探伤检测。

所述高频感应焊机功率为350KW，频率为200～400KHz，焊接走速10～15m/min，挤压量1.5mm。

所述调质热处理工艺是：

(1)水淬淬火，将成品管坯加热至900℃±20℃，保温25-45min后水淬冷却；

(2)高温回火，将水淬冷却后的成品管坯加热至600℃±30℃，保温40-60min后自然冷却。

所述热轧卷板的制造工艺为：

(1)按所述设计成分采用转炉冶炼钢水，并连铸成板坯；

(2)将板坯加热至1200℃并保温1.5小时后轧制成屈服强度550～650MPa，抗拉强度大于650MPa，延伸率大于22％，屈强比小于0.88的卷板；初轧温度为1050℃，终轧温度850℃；且卷板的晶粒度尺寸标准符合ASTM E112 NO.10或更细；

本发明与现有技术相比的优点和效果：