[发明专利]一种油套管钢种及生产工艺

说明书

技术领域

    本发明属于低合金钢技术领域，具体涉及一种油套管钢种。

背景技术

油套管因为其市场需求量大，其规格利于生产，备受广大无缝钢管生产厂家的青睐，国内生产的石油油管和套管，主要是以美国石油学会的API SPEC 5CT《套管和油管规范》为标准，在API 5CT 9th标准中，所有钢级为H40、J55、K55、N80-1、N80-Q、R95、M65、L80-1、L80-9Cr、L80-13Cr、C90-1、T95-1、C110、P110、Q125-1，对于M65、N80Q、L80-1、R95、P110钢级油套管管体，国内厂家均采用不同材质的钢管生产不同钢级的油套管，这样一方面对坯料的管理增加负担，对生产组织不利，另一方面很多企业在调质钢中加入了很多合金元素（如Cr、Mo、V等）生产，这样生产出来的油套管虽然性能很好，但是其成本太高，不利于市场竞争。

发明内容

表1为API 5CT 9th《套管和油管规范》中各钢级的成分要求。

表1  API 5CT 9th各钢级的成分要求

为解决上述问题，达到表1的要求，本发明公开了一种油套管钢种及生产工艺，生产成本较低的中碳锰钢(32Mn2钢)，实现生产API 5CT中J55、M65、N80Q、L80-1、R95、P110钢级油套管管体。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种油套管钢种，其特征在于：以重量百分比计，该油套管钢种的材料由如下成分组成：C：0.28-0.36%，Si：0.17-0.32%，Mn：1.10-1.60%，P：≤0.020%，S：≤0.020%，Cu：≤0.20%，Ni：≤0.20%，Cr：≤0.25%，Mo：≤0.10%，V：≤0.08%，Al：0.008-0.030%，其它元素：≤0.15%，余量为Fe。

上述一种油套管钢种，其他元素重量百分比为：As：≤0.030%，Sn：≤0.020%，Pb：≤0.010%，Sb：≤0.010%，Bi：≤0.010%，As+Sn+Pb+Sb+Bi：≤0.050%。

本发明所述的一种油套管钢种即为上述的中碳锰钢，牌号为32Mn2钢，其成分完全满足API 5CT 9th标准中J55、M65、N80Q、L80-1、R95、P110钢级成分要求，这些钢级的强度范围大，同时需要满足较好的韧性，要用一个钢种同时满足这些要求，是32Mn2成分设计的关键所在。

将32Mn2钢的C含量控制在0.28%-0.36%，Mn含量控制在1.10%-1.60%，主要是为了保证钢管的强度；有意添加0.008%-0.030%的Al,起细化晶粒作用，提高了32Mn2钢的冲击性能，并满足了API 5CT对油套管用钢必须为细晶粒镇静钢的要求；限制钢中五害元素（As、Sn、Pb、Sb、Bi）含量，主要是为了保证钢水的纯净度，以防产品在生产和服役过程中产生缺陷；Cu、Ni、Cr、Mo、V等元素为残余元素，其余元素为Fe元素。

油套管钢种的加工工艺，其特征在于：包括以下工艺流程：转炉或电炉冶炼→炉外精炼→连铸圆管坯→热轧无缝钢管→热处理→油套管管体。

其中热轧工艺流程为：管坯锯切→上料→环形炉加热→锥形穿孔→轧管→再加热炉加热→高压水除鳞→定减径→冷床冷却→切头尾、分段锯→矫直→吸灰→探伤→人工检验→称重→喷标→转入热处理。

上述流程中所述的环形炉加热里加热段温度为1000℃-1300℃，均热段温度额为1200℃-1270℃。

上述加工工艺中所述的热处理分为：用本发明所述的油套管钢种生产J55钢级油套管，采用热轧、在线常化、离线正火等方法；用本发明所述的油套管钢种生产M65、N80Q、L80-1、R95、P110钢级时，则需调质处理。

上述热处理中所述的调质分为淬火加回火，淬火加热炉为步进梁式加热炉，燃料为天然气或天然气与煤气的混合气体，以水为淬火冷却介质，淬火前，冷却水水温≤35℃，淬火采用内喷外淋式水淬，步进梁式加热炉加热温度为920±10℃，步进周期、外淋水量和内喷水量需根据钢管的规格来调整，以生产177.80mm*9.19mm的套管为例，其步进周期为41s，外淋水量为2100-2500m³/h，内喷水量为750-1100 m³/h。