[发明专利]一种低成本J55级石油套管用钢及其生产方法和应用

说明书

本发明公开了一种低成本J55级石油套管用钢及其生产方法和应用，其中提供的低成本J55级石油套管用钢的化学成分按重量百分比为C：0.22‑0.27％、Si：0.15‑0.25％、Mn：1.20‑1.35％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.010‑0.025％、Al：0.020‑0.050％、N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。提供的低成本J55级石油套管用钢的生产方法可以获得具有优异力学性能的石油套管用钢，用其生产的石油套管成本低、内在质量好、尺寸精度高、综合性能优良。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种低成本J55级石油套管用钢及其生产方法和应用，尤其是在生产小口径套管中的应用。

背景技术

石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行，是维持油井运行的生命线。

石油套管按生产工艺分为无缝石油套管和电阻焊管石油套管，热轧卷板电阻焊管工艺相较无缝管具有生产效率高、质量控制好、尺寸精度高、生产成本低的特点，使得电阻焊管在成本上比同类无缝套管大幅降低。国内每年对套管的需求量为百万吨，其中J55钢级石油套管需求量占到50％以上。目前石油套管用热轧钢带在制管前原料需纵剪为两条或三条，若生产更小口径的石油套管需要采用窄钢带，或者将原料纵剪为更多条，制管时生产效率较低，小口径套管主要采用无缝管。在能源结构变革的大潮中，石油供需格局发生根本性改变，石油低成本勘探开发将成为常态，在企业降本增效的前提下，需要开发低成本高效率小口径石油套管生产工艺。在满足J55级套管使用要求前提下，套管生产企业需要采购低成本原料，结合较低成本的生产工艺实现降本增效，低成本高效率生产小口径石油套管。

专利文献CN102373368A公开了一种石油套管用钢及其制造方法，其化学成分：C：0.14-0.20％，Si：0.10-0.25％，Mn：0.75-1.20％，P：≤0.018％，S：≤0.005％，Nb：0.010-0.030％，Ti：0.008-0.025％，Ca：0.0015-0.0045％，Alt：0.015-0.045％。采用该文献所述的成分和TMCP工艺制成钢卷，钢卷经HFW焊接成型，用中频加热对焊缝进行正火热处理，制造出性能稳定的HFWJ55套管。但是该文献成分采用Nb-Ti合金化，合金成本较高；焊接质量很大程度取决于钢带质量，对钢带夹杂物级别和组织偏析要求很严格，该文献并未提供；并且该文献钢管的焊缝进行正火热处理，未提供管径。

专利文献CN104632064A公开了一种高频焊J55套管用钢、套管及其制造方法，其化学成分为C：0.13-0.18％，Si：0.15-0.25％，Mn：0.60-1.00％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Nb：0.008-0.020％，Ca：0.0010-0.0045％，Alt：0.010-0.040％，N：≤0.008％。钢带经HFW电阻焊接成型得到钢管，对钢管的焊缝进行正火热处理，得到套管管体和焊缝性能满足要求。但该文献元素C元素含量较低，钢管螺纹车削加工性能和抗粘扣性能较差；并且文献中未提供钢带夹杂物级别和带状组织偏析，钢带制管后为进行正火热处理。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种低成本J55级石油套管用钢，所述低成本J55级石油套管用钢的化学成分按质量百分比计为C：0.22-0.27％、Si：0.15-0.25％、Mn：1.20-1.35％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Nb：0.010-0.025％、Al：0.020-0.050％、N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述低成本J55级石油套管用钢的力学性能满足：屈服强度≥515MPa，抗拉强度≥645MPa，屈强比≤0.81，延伸率≥32.0％，夹杂物等级总和≤1.5，晶粒度≥12.0，金相组织为铁素体+珠光体组织。