[发明专利]一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法，大膨胀率焊管的化学成分按质量百分数为：C：0.03～0.12％，Si：0.15～0.35％，Mn：2.5～5.5％，Mo：0.10～0.50％，V：0.01～0.05％，S≤0.01％，P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质；采用所述化学成分的原料冶炼成板坯，然后将板坯加热轧制并卷取成卷板；通过HFW焊接和焊缝在线热处理将卷板制成管坯，随后对管坯整体实施热机械轧制，并对所得热机械轧制管坯实施在线控制冷却处理和γ+α两相区保温处理，最终获得J55钢级大膨胀率焊管，保证了管材在≥20％径向膨胀变形后，管材纵向屈服强度为379～552MPa，抗拉强度＞517MPa，延伸率＞15％，有效保证管材膨胀后的各项性能满足API Spec 5CT‑J55标准要求。

技术领域:

本发明属于焊管技术领域，具体涉及一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法。

背景技术:

单一井眼技术也称“等直径钻井”，就是抛弃原有的套管序列，利用可膨胀管的技术特性，用可膨胀管代替套管，在井眼内下入多级同一尺寸的膨胀管并固井，不仅能够有效解决由于渐缩式井深结构导致的尾管尺寸小、影响产油能力的问题，也可以在不牺牲井眼直径尺寸的情况下封隔复杂地层，减少限制井眼水平位移的摩阻力，提高钻井速度，大幅度减少钻完井时间。可膨胀管材产品分为无缝膨胀管和焊接膨胀管两种类型，相对于无缝膨胀管而言，焊接膨胀管具有壁厚尺寸精度高、内壁无螺旋状划痕缺陷等优点备受市场青睐。J55钢级是美国API Spec 5CT标准中一个重要的石油套管钢级，在我国的石油天然气勘探开发领域消耗量较大，但是国内目前尚无技术成熟的J55钢级大膨胀率可膨胀管材产品。

发明内容:

本发明的目的在于提供一种J55钢级大膨胀率焊管及其制备方法，通过合理的成分设计结合钢管的成型焊接工艺、焊缝热处理、焊管热机械轧制、在线控制冷却处理以及γ+α两相区保温处理使得管材具有良好的可膨胀性能和力学性能，该膨胀管经≥20％径向膨胀变形后，管材纵向屈服强度为379～552MPa，抗拉强度＞517MPa，延伸率＞15％。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种J55钢级大膨胀率焊管，所述大膨胀率焊管的化学成分按质量百分数为：C：0.03～0.12％，Si：0.15～0.35％，Mn：2.5～5.5％，Mo：0.10～0.50％，V：0.01～0.05％，S≤0.01％，P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述一种J55钢级大膨胀率焊管的制备方法，包括的步骤有：

步骤一：将上述化学成分的原料冶炼成板坯，然后将板坯加热轧制并卷取成卷板，加热轧制的终轧温度＞830℃，卷取时的温度＞650℃；

步骤二：卷板经过拆卷、纵剪、成型后进行HFW焊接和焊缝在线热处理，得到HFW焊接钢管，并对焊缝的内外飞边高度进行修整，内飞边高度和外飞边高度均≤0.25mm；

步骤三：对HFW焊接钢管进行热机械轧制处理和在线控制冷却处理，从而得到所需规格的管坯，热机械轧制温度为850～1050℃；

步骤四：采用燃气炉将管坯加热至γ+α两相区A_c3以下20～60℃，保温2～8h，最后冷却至室温，获得J55钢级大膨胀率焊管。

上述步骤二所述焊缝在线热处理的加热方式为中频感应加热，加热温度为400～850℃。

上述步骤三所述热机械轧制处理采用电磁感应加热。

上述步骤三所述在线控制冷却的冷却介质为水，水压：60～240KPa，水量：50～300m³/h，冷却速度介于水淬冷却速度和空气冷却速度之间。

本发明的有益效果：

1、本发明通过对成分、轧制及卷取温度的设计，使卷板具有良好的强塑性，便于卷板拆卷和纵剪。