[发明专利]一种高强度地质钻探用无缝钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基合金钢管及其制造方法，尤其涉及一种无缝钢管及其制造方法。

背景技术

目前，矿产资源紧缺是全世界范围内共同面临的问题，我国矿产资源的大量需求与供给不足的矛盾更加突出，“攻深找盲”已成为下一轮地质寻矿的重点。现在，地质钻探已向地质条件更为复杂、深度高达到1000米以上的矿产资源发展，这样对用于地质钻探的钻杆的综合性能提出了更严苛的要求；不仅要求制造地质钻杆的材料具有较高的强度水平，而且还要有充足的韧性和塑性储备，以抵御钻探过程中过载操作的强拉、强扭、冲击振动以及各种交变载荷作用，从而能适应各种矿产资源的特殊工作条件的使用要求。根据YB/T5052-93标准生产的、适用于地质钻探的钢管所涉及的钢级主要有DZ40、DZ50、DZ55、DZ60和DZ65等。由于DZ40和DZ50钢管为C-Mn钢管，其强度及延伸率指标偏低，DZ60钢管为Mn-Mo-B系钢管，相较于DZ40和DZ50钢管，其最小抗拉强度指标提升到了765MPa，但是由于DZ60钢管的C含量较高，而Mn含量不高，导致其延伸率和塑性指标都相对偏低，在钻杆的实际使用中易出现丝扣部位断裂，甚至发生管体断裂的现象。对于强度更高的DZ65钢管而言，尽管YB/T5052-93标准中对其成分和性能均提出了相应的要求，但是其并未得到市场的广泛认可。

公告号为CN102953019A，公告日为2013年3月6日，名称为“一种地质钻探用合金钢无缝钢管及其加工方法”的中国专利文献公开了一种地质钻探用合金无缝钢管及其加工方法，其化学成分（wt.%）为：C：0.25～0.30，Si：0.17～0.35，Mn：0.85～1.00，P≤0.012，S≤0.008，Cr：0.90～1.10，Mo：0.40～0.50，Ni、Cu≤0.1，Alt：0.015～0.030。通过采用冷拔、热处理及矫直工艺以获得服强度超过1000Mpa的无缝钢管。但是该无缝钢管需要冷拔和调质热处理，并且在生产过程中需要多次调质热处理，耗费能源较多，工序较为复杂。

公告号为CN101928890A，公告日为2010年12月29日，名称为“一种绳索取芯钻探用含Cr钢及其制造方法”的中国专利文献涉及一种绳索取芯钻探用含Cr钢及其制造方法，其化学元素重量百分配比（wt.%）为：C：0.25～0.42%，Si：0.30～0.50%，Mn：0.35～0.55%，Cr：0.85～1.15%，Mo：0.20～0.40%，Cu：0.08～0.15%，Ti：0.03～0.050%，V：0.01～0.15%，其余为Fe和不可避免的杂质。由于采用轧后回火的热处理工艺，使得钢材的屈服强度大于740MPa，抗拉强度大于880MPa且伸长率大于13%，钢材的力学性能满足DZ75钢级的使用要求，不过该钢材产品的Mn含量低，需要加入Cu、Ti等合金元素，提高了产品的合金成本，同时，轧后还需要进行回火热处理。

公告号为CN102994895A，公告日为2013年3月27日，名称为“一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢及其生产工艺”的中国专利文献公开了一种微合金化高强度高韧性地质钻探用钢，该钢材的化学成分按重量百分比（wt.%）为：C：0.36～0.42%，Si：0.40～0.60%，Mn：1.45～1.70%，Cr：0.20～0.30%，V：0.10～0.20%，Al：0.010～0.030%，Ti：0.015～0.035%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cu≤0.20%，余量为Fe和不可避免的杂质。该技术方案中的地质钻探用钢的性能满足YB/T5052标准中DZ55的钢级要求，部分钻杆的性能可以达到DZ60的钢级要求，但该钢材的热轧正火态性能延伸率仅为12～15%，并且塑性指标偏低，不能用于情况条件较为复杂的地质环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度地质钻探用无缝钢管，该无缝钢管具有较高的屈服强度、抗拉强度和韧性指标以及良好的延伸率，其屈服强度≥850MPa，抗拉强度≥950MPa，全尺寸纵向冲击功≥50J，延伸率≥14%，从而使得该无缝钢管具有优良的强度、韧性和塑性指标。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种高强度地质钻探用无缝钢管，其化学元素质量百分含量为：

C：0.22～0.32%；

Si：0.10～0.50%；

Mn：1.01～1.19%；

Cr：0.80～1.20%；

Mo：0.10～0.29%；

V：0.01～0.05%；

Al：0.01～0.04%；