[发明专利]N80-Q级直缝焊油套管用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度焊接油井管领域，本发明涉及一种HFW直缝电阻焊管用钢及其制造方法，特别涉及API SPEC 5CT规范中一种高强度N80-Q钢级的石油套管用钢及其制造方法。

背景技术

石油套管是油田最常用的石油专用管材（油井管）之一，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占有非常突出的地位。

API Spec 5CT规定，可以采用无缝管和HFW直缝焊管制造石油套管。与无缝管相比，HFW石油套管具有壁厚均匀、尺寸精度高、射孔性能好、抗挤毁能力强、规格范围宽、生产效率高、成本低等显著优势，可以替代同钢级无缝套管在油田使用。因此，一直受到油田的青睐。

API Spec 5CT规定：N80-Q级别石油套管的屈服强度在552-785MPa之间，抗拉强度≥689MPa，伸长率≥19%；0℃时横向夏比冲击功≥14J（或纵向夏比冲击功≥27J）。

为得到这种高强度N80钢级直缝焊石油套管钢，从产品设计角度考虑，一般有2种方案。其一，钢带产品的热轧态力学性能直接达到，制成的HFW直缝焊管无需整管热处理，即API 5CT N80-1钢管。其二，钢带产品的热轧态力学性能仅达到API 5CT J55，制成的HFW直缝焊管需整管调质热处理，即API 5CT N80-Q钢管。与API 5CT N80-1直缝焊石油套管相比，API 5CT N80-Q钢管具有生产合金成本低，制管成型较容易、且焊缝和管体得组织和性能十分接近，提高钢管整体的产品质量。

在本发明之前，已有一些有关N80-Q钢级HFW石油套管的文献或发明专利，但采用中碳添加适量B设计的N80-Q级HFW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C：0.15%-0.35%，Mn：0.8%-1.5%，Mo：0.1%-0.5%，制管后进行整管调质热处理。该专利中添加贵重元素Mo，合金成本高。

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。成分中C：0.10%-0.24%，Mn：1.4%-1.6%，Cr：0.3%-0.6%，Nb：0.12%-0.14%，V：0.08%-0.12%，制管后进行整管调质热处理。该专利中添加较多贵重元素Nb、V，且含量高，合金成本高。

3）中国专利CN101319292A，高韧性N80油套管及制造方法。成分中C：0.27%-0.32%，Mn：1.10%-1.30%，Cu：≤0.20%，Ni：≤0.20%，Cr：≤0.20%。制管后进行整管调质热处理。该专利中添加贵重元素Ni、Cu，合金成本高。

4）日本专利JP58199818A，高强度油井用钢管制造方法。成分中C：0.28%-0.35%，Mn：1.40%-2.00%，Mo：0.1%-0.3%，V：0.02%-0.10%，制管后整管进行正火热处理。该专利中添加贵重元素Mo，合金成本高。

5）日本专利JP58093821A，油井用电阻焊钢管的制造方法。成分中C：0.23%-0.26%，Mn：1.8%-2.0%，Cr：0.30%-0.35%，V：0.03%-0.10%，制管后整管进行正火或调质热处理。该专利中添加贵重元素V，合金成本高；同时Mn、Cr含量也高，造成碳当量偏高（Ceq：0.60%-0.68%），钢带的焊接性不良。

6）日本专利JP58199819A，高强度油井用钢管制造方法。成分中C：0.30%-0.35%，Mn：1.60%-2.00%，V：0.05%-0.09%，制管后整管进行正火热处理。该专利中C含量偏高，影响钢带的冲击韧性；V含量高，合金成本高；同时Mn含量也高，造成碳当量偏高（Ceq：0.58%-0.70%），钢带的焊接性不良。

7）日本专利JP59170223A，正火型均质高强度油井电阻焊钢管制造方法。成分中C：0.25%-0.40%，Mn：1.20%-1.80%，V：0.01-0.20%，选择性加入Mo：0.05%-0.50%，Nb：0.01%-0.055%，B：0.0001%-0.0002%，制管后整管进行正火热处理。该专利中C含量偏高，影响钢带的冲击韧性；当V达到0.18%时，不添加Mo，当V≤0.12%时，添加Mo≥0.22%，V或Mo的合金成本高。