[发明专利]一种高强高韧射孔枪管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高强高韧射孔枪管，其化学元素质量百分配比为：C：0.15％‑0.22％、Si：0.1％‑0.4％、Mn：0.5％‑1％、Cr：0.3％‑0.7％、Mo：0.3％‑0.7％、Nb：0.01％‑0.04％、V：0.1％‑0.2％、Ti：0.02％‑0.05％、B：0.0015％‑0.005％、Al：0.01％‑0.05％、Ca：0.001％‑0.004％、N≤0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相应地，本发明还公开了一种上述的高强高韧射孔枪管的制造方法。本发明所述的高强高韧射孔枪管的强度高，韧性好，周向强度均匀，适用于石油勘探与开采领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种射孔枪管及其制造方法，尤其涉及一种用于石油开采领域的射孔枪管及其制造方法。

背景技术

射孔是石油勘探与开发系统工程中极其重要的一项技术，是提高油气井采收率的重要手段之一。射孔作业中射孔枪管作为弹架对射孔方向进行定位，保护射孔火工器件不受井内流体浸泡、承受压力和减轻射孔作业时对井下套管的损害，并在爆炸过程中保护油层套管。由于其工作条件恶劣，枪管除了受介质腐蚀、井温及压力的影响外，主要威胁来自射孔弹发射时产生的高压及巨大冲击波，因此对射孔枪管的质量、强度和韧性尤其是横向冲击韧性要求非常严格。

对于射孔枪管的要求不仅只是抗压能力强，而且还需要射孔枪管可抵御深井和射孔弹发射时产生的高压环境，而且抗膨胀变形能力强，有效防止卡井现象发生。此外，除了对射孔枪管的强度有所要求以外，也期望能够降低枪体壁厚，提高射孔质量。因此，射孔枪管在要求高强度的同时也需具有高的韧性匹配，因为高强度射孔枪管韧性不足，尤其是横向冲击韧性低时会导致射孔孔眼毛刺高甚至枪体开裂，造成卡井等事故。另外射孔枪管出于射孔质量的考虑，还对枪管的周向强度均匀性要求较高。

公开号为CN103352169A，公开日为2013年10月16日，名称为“射孔枪管管体用无缝钢管材料及其热处理方法”的中国专利文献公开了一种射孔枪管管体用无缝钢管材料，通过该专利文献所公开的技术方案所制备得到的射孔枪管管体用无缝钢管的强度达到150钢级，但是其工艺复杂，采用两次调质热处理，成本较高。

公开号为CN103614631A，公开日为2014年3月5日，名称为“含稀土射孔枪管体材料及其制备方法”的中国专利文献公开了一种含稀土射孔枪管体材料，其采用加入稀土元素以改善夹杂物形态，提高韧性指标。但是此专利文献所公开的射孔枪管屈服强度在863～882MPa，抗拉强度在951～965MPa。

公开号为JP11131189A，公开日为1999年5月18日，名称为：“钢管及其制造方法”的日本专利文献公开了一种钢管，其采用在400-750℃范围内加热，然后在20％或60％变形量以上的范围内进行轧制，生产出屈服强度950Mpa以上、具有良好韧性的钢管产品。然而该专利文献所公开的工艺由于加热温度较低，轧制难度较大，难以大批量工业化生产，同时由于轧制温度较低，易产生马氏体组织。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高强高韧射孔枪管，其强度高，韧性佳，且射孔枪管周向强度均匀。

基于上述发明目的，本发明提供了一种高强高韧射孔枪管，其化学元素质量百分比为：

C：0.15％-0.22％、Si：0.1％-0.4％、Mn：0.5％-1％、Cr：0.3％-0.7％、Mo：0.3％-0.7％、Nb：0.01％-0.04％、V：0.1％-0.2％、Ti：0.02％-0.05％、B：0.0015％-0.005％、Al：0.01％-0.05％、Ca：0.001％-0.004％、N≤0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的高强高韧射孔枪管的各化学元素的设计原理为：