[发明专利]用微钛处理合金钢提高J K55钢级油井管冲击功的方法

说明书

本发明提供一种用微钛处理合金钢提高J K55钢级油井管冲击功的方法，合金管通过0.010％～0.040％的Ti进行处理，包括电炉冶炼、LF炉精炼、管坯连铸、1240℃～1290℃管坯加热、1150℃～1210℃两辊斜轧穿孔、1050℃～1160℃PQF连轧机轧制成荒管、定减径轧制、冷床风机吹风冷却、成型。本发明的有益效果是：油管抗拉强度≥700Mpa、屈服强度≥430Mpa、延伸率≥33％、室温横向冲击功≥50J，组织为铁素体加珠光体；成分设计合理，操作、控制简便，成本低；冲击韧性较好，产品性能满足J55和K55钢级要求，用于石油套管和油管。

技术领域

本发明属于冶金行业的无缝钢管制造技术领域，特别是涉及一种用微钛处理合金钢提高J K55钢级油井管冲击功的方法。

背景技术

J55和K55钢级油井管是油田最常用的石油专用管材之一，用量较大。API 5CT规定：J55和K55级别钢管要求成品中P、S≤0.030％，屈服强度≥379Mpa，J55钢级抗拉强度≥517Mpa，K55钢级抗拉强度≥655Mpa，伸长率率≥24％，对冲击性能没有强制要求。随着石油工业的发展，钻井工况日趋复杂，对石油工业用套管的要求更加苛刻，部分油田对J55和K55钢级套管的冲击性能提出强制要求。

钢铁材料的生产中钢材的强度和韧性是一对矛盾，通常提高强度，就降低韧性，或者反过来，韧性改善，强度就下降。广泛用于生产J55和K55钢级无缝钢管的37Mn5钢种，含碳约为0.37％，锰约为1.5％，采用炼钢-连铸-管坯加热-穿孔-连轧-定径-空冷的工艺生产的钢管，成品屈服强度在420Mpa左右，抗拉强度在690Mpa左右，满足J55和K55钢级无缝钢管强度要求，但冲击功值多处于15J～20J之间,冲击功偏低,且波动范围大。

现有技术中名为“一种K55级高频电阻焊石油套管钢及其制造方法”的中国专利CN102828121A添加V元素添加Nb、Cr、V元素，冶炼难度加大，且合金成本较高。现有技术中名为“一种厚壁石油套管接箍料用无缝钢管及其生产方法”CN 102330018A添加0.02％～0.04％的V，且定径后需进行喷雾快速冷却，生产成本较高。

目前通过采用材料中添加适量V、Nb合金化元素或采用离线热处理工艺等手段，生产出力学性能满足J55和K55要求的无缝钢管，此种工艺是可行的，但无缝钢管的制造成本大幅度增加。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种能够提高J/K55钢级油井管的冲击韧性的制造方法，采用碳锰钢基础上添加微量钛元素的成分设计，实现产品的高强度和高冲击韧性，同时具有较低的生产成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用微钛处理合金钢提高J K55钢级油井管冲击功的方法，该油井管的成分重量百分比为，C：0.30％～0.40％、Si：0.15％～0.40％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.015％、S：≤0.008％、Ni：≤0.20％、Cr：≤0.15％、Mo：≤0.10％、Cu：≤0.20％、Al：0.020％～0.050％、V：≤0.03％、Nb：≤0.15％、Ti：0.010％～0.040％、N：≤0.012％，其余为Fe及不可避免的杂质元素，该方法包括：电炉冶炼、管坯连铸、热轧成型、定减径轧制、冷却成型，所述电炉冶炼后进行LF炉精炼，所述LF炉精炼工序添加钛丝、调整合金元素含量；所述热轧成型包括钢坯在环形炉预热段、加热段、均热段，所述预热段包括温度为900℃～1150℃的预热Ⅰ区、温度为1150℃～1240℃的预热Ⅱ区，所述加热段包括温度为1240℃～1290℃的加热Ⅰ区、温度为1250℃～1300℃的加热Ⅱ区，所述均热段包括温度为1240℃～1290℃的均热Ⅰ区、温度为1240℃～1290℃的均热Ⅱ区段。

所述定减径轧制时的热定径定径出口温度为830℃～900℃。