[发明专利]一种用于石油套管接箍料的钢材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于石油套管接箍料的钢材及其制备方法，钢材中以质量百分含量计包括：C0.25‑0.28％，Si0.17‑0.3％，Mn1.25‑1.35％，V0.1‑0.12％，N0.006‑0.01％，Al0.025‑0.04％，P≤0.015％，S≤0.004％，O≤0.002％，Cr≤0.1％，Mo≤0.05％，Ni≤0.2％，Cu≤0.2％，Pb+Sn+As+Sb+Bi≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。对组分的调整在冶炼过程中引入钒和氮形成微合金相以提升钢管性能的稳定性，不进行调质即可达到屈服强度379‑552MPa，抗拉强度≥655MPa，纵向冲击功≥27J。

技术领域

本发明涉及炼钢领域，具体涉及一种用于石油套管接箍料的钢材及其制备方法。

背景技术

石油套管主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑，接箍料是油管和套管的连接件，服役环境恶劣，跟油管一起承受管柱产生的拉力及地层蠕动等产生的挫断力，对钢管的强度和冲击韧性要求很高。

如CN105002425A公开了一种超高强度超高韧性石油套管用钢，其微观组织为回火索氏体，其化学元素质量百分比含量为：C：0.1-0.22％，Si：0.1-0.4％，Mn：0.5-1.5％，Cr：1-1.5％，Mo：1-1.5％，Nb：0.01-0.04％，V：0.2-0.3％，Al：0.01-0.05％，Ca：0.0005-0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。该超高强度超高韧性石油套管用钢和石油套管的强度可以到达155ksi以上，且冲击韧性大于其屈服强度数值的10％，因此能够实现超高强度与超高韧性的匹配。

CN102517511A公开了一种高膨胀率石油套管用钢及其用于制作石油套管的方法，涉及铁基合金，其元素组成原料按质量百分数计为：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％和Fe：余量，也可再加入Nb、Ti和V之中的一种、两种或三种，加入量按质量百分数计为：Nb：0.01～0.12％、Ti：0.01～0.06％、V：0.01～0.12％，经冶炼并制成钢管坯或钢板；由钢管坯采用无缝管成型技术制成高膨胀率无缝石油套管和由钢板采用直缝电阻焊制成高膨胀率有缝石油套管。制成的石油套管的膨胀率≥30％，克服了现有油气井可膨胀套管的膨胀率低和成本高的缺点。

然而，目前一般材质K55钢级钢管(锰钢、锰钒钢、锰铬钢等)在正火处理后存在强度不足或者冲击性能不达标情况，钢管厂通常做法是采用调质热处理方式，能够满足性能要求，但增加了成品钢管制造成本，造成能源浪费及环保问题突出；如果钢中加入钼、铌等附加成分虽然可以提高强度，则其生产成本偏高。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于石油套管接箍料的钢材及其制备方法，通过对组分的调整在冶炼过程中引入钒和氮形成微合金相以提升钢管性能的稳定性，同时不用调质处理即可达到屈服强度379-552MPa，抗拉强度≥655MPa，纵向冲击功≥27J，同时通过对连铸工序的改进控制碳偏析极差≤0.03％进一步强化所得钢材的性能，进一步保证钢材不需要进行调质仍能达到良好的性能，可以用于石油套管接箍料。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于石油套管接箍料的钢材，所述钢材中以质量百分含量计包括：

C 0.25-0.28％，Si 0.17-0.3％，Mn 1.25-1.35％，V 0.1-0.12％，N 0.006-0.01％，Al 0.025-0.04％，P≤0.015％，S≤0.004％，O≤0.002％，Cr≤0.1％，Mo≤0.05％，Ni≤0.2％，Cu≤0.2％，Pb+Sn+As+Sb+Bi≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。