[发明专利]一种Cr微合金化石油套管用钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种Cr微合金化石油套管用钢，所述Cr微合金化石油套管用钢按质量百分比计包括：C：0.25～0.30％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.45～1.55％，Alt：0.020～0.055％，Sn：≤0.015％，Cr：0.40～0.50％，P≤0.015，S≤0.008％，其余为铁元素和不可避免的杂质元素。本发明还公开了上述钢材的制备方法。本发明的石油套管用钢具有良好的综合机械性能，且强度富余量高特点，可以适合更深井的使用；本发明通过加入一定的Cr含量如0.40‑0.50％，来满足对钢管强度的要求，并在一定程度上增加钢的耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及石油套管用钢领域，具体涉及一种低碳石油套管用钢并添加了少量Cr进行微合金化，具有良好的综合机械性能。

背景技术

石油套管用于深井和地层条件复杂对套管性能要求苛刻的场合。因此，要求具有良好的综合性能，即高抗拉及连接强度、优异的抗挤毁性能即密封性能，因而对石油套管用的管坯钢提出更高的质量要求。

申请号为CN201210007350.1的中国专利申请公开了一种高膨胀率的石油套管用钢，其按照元素的质量百分比包括C 0.03-0.25％，SI 0.3-2.5％，Mn 0.5-4.0％，Cr 0-0.5％，S≤0.02，P≤0.02，余量为铁，并且可以选择性的加入Nb、Ti和V中的一种或多种进行强化。该专利的钢材的金相以铁素体和马氏体为主，或者以贝氏体为主并含有残余少量奥氏体的复合组织。但是使用该方法制备获得的无缝钢管的屈服强度并不高。在不添加其他强化元素时，该申请的管材的屈服强度仅达到380MPa，更高的强度的管材需要通过加入其他的元素来进行强化，而引入其他的合金元素不仅会带来成本的升高，而且会导致产品性能的波动，如其管材的屈服强度为360-450MPa，并且其具有较高屈服强度的钢材均需要加入较多的Mn、Si等元素，然而过多的Si会降低钢材的可塑性和韧性，过多的锰会增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性，过高的C会降低钢的耐腐蚀能力。

因此，现有的石油套管用钢仍然存在成本较高和性能较低的缺陷需要克服。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过Cr微合金化所制造的石油套管用钢，该钢具有高强度及高硬度的同时，具有良好的综合机械性能，钢材质具有高纯净度、高均匀性。

为达到上述造目的，本发明提供了一种Cr微合金化石油套管用钢，所述Cr微合金化石油套管用钢按质量百分比计包括：C：0.25～0.30％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.45～1.55％，Alt：0.020～0.055％，Sn：≤0.015％，Cr：0.40～0.50％，P≤0.015，S≤0.008％，其余为铁元素和不可避免的杂质元素。

作为上述Cr微合金化石油套管用钢一种更好的选择，所述Cr微合金化石油套管用钢按质量百分比计包括：C：0.26～0.30％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.45～1.55％，Alt：0.020～0.055％，Sn：≤0.015％，Cr：0.40～0.50％，P≤0.015，S≤0.008％，其余为铁元素和不可避免的杂质元素。

作为上述Cr微合金化石油套管用钢一种更好的选择，所述石油套管用钢具有铁素体和珠光体构成的微观组织。

上述Cr微合金化石油套管用钢中，Al的含量应当被精确的控制，Al元素可以降低提Mn带来的不利影响，并克服原来C-Mn系列钢的强度、韧性及金相组织相对较差的缺点。

本发明的另一个目的在于，提供一种Cr微合金化石油套管用钢的制备方法，所述方法包括电炉冶炼、LF炉外精炼+VD真空处理、连铸和轧钢工序。

作为上述方法一种更好的选择，所述电炉冶炼工序中，出钢时控制终点C≥0.10％，P≤0.010％，残余元素符合要求，出钢温度控制在1620-1630℃，同时按下限进行钢包合金化。