[发明专利]高韧性高强度石油管用钢

说明书

本发明属于低合金高强度钢领域。

现有N80级石油钢管（包括油管、套管）用钢，根据1990年前API标准，除了硫、磷最高含量有所限制外，不规定化学成分，只要求屈服强度（552～758兆帕）、抗拉强度（不低于689兆帕）及伸长率（不低于18%），而没有规定冲击韧性的要求。是否需热处理不作规定，一般在热轧态或正火态供货。自1990年以后，API新标准增加了冲击韧性的要求：纵向冲击功（V型缺口）不低于23焦耳，横向冲击功（V型缺口）不低于15焦耳。对此新要求，原有钢种在热轧态或正火态的冲击韧性（热轧态纵向冲击功只有10～15焦耳，横向冲击只有7～10焦耳;正火态的纵向冲击功也只有10～20焦耳，横向冲击功也只有9～13焦耳。远远达不到新标准的要求。只有在正火+回火条件下才可能达到API新标准的要求。现有的生产技术即采用正火+回火技术进行生产。这就势必增加能源消耗，降低劳动生产率，提高生产成本。

经国际联机检索，查找了美国Dialog系统的8、340文挡和国内联机检索，查找了WETADEX西文库。WPI文库、中国专利库，以及手工检索，查阅了《中国冶金文摘》等六种刊物。检索结果总共获得6篇与本发明有相关性的文献。

其中密切相关文献仅1篇，为1979年11月17日的日本专利，ACC-No8000638C/08001，专利号为昭54-147121，专利名称为“韧性の优快削钢”（高韧性易切削钢），其成分范围为，C：0.01～0.80%，Si：0.01～0.40%，Mn：0.02～2.0%，Cr：5%以下，Ca：0.003～0.015%，Al：0.001～0.050%，P：0.005～0.020%，S：0.01%以下，余量为铁，还可加入微量的Mo、Nb、Ti、B等元素。该专利的钢种在成分范围上与本发明有密切相关性，但该钢种是仅用于要求高速切削加工的中、低强度机器零件用的棒材，而本发明则用于N80级高强度油管、套管的无缝钢管。该专利的钢材是在正火或球化退火状态供货，本发明的无缝钢管是在热轧态或热轧后回火状态供货。该专利钢种的主要性能要求（技术难点）是在高速切削（40米/分）条件下容易切削，本发明的主要性能要求（技术难点）是在高强度级别下的纵、横向冲击韧性。在韧性水平上本发明钢和该专利钢难以比较，因石油管的API标准规定用“V”型缺口冲击试样，该专利所提供的易削钢的冲击韧性试样用“U”缺口。

其余为一般相关文献，它们是：

1.本发明人自己的在机床用钢方面的论文“Ca在58CrV钢中的合金化行为”发表于《金属学报》第28卷（1992）第6期A243页，除了含Ca之外，钢的其它成分、性能与用途均不相同。

2.1973年原苏联专利，ACC-No：8091504C/08051，专利号：SU-730869，专利名称“Free  machaining  structural  steel  for  castings”，是Ca-Se系易切削铸钢。

3.1980年日本专利，ACC-No：8074450C/08042，专利号：昭55-115951，专利名称“Improving  oxidn.resistance  of  ferrite  chrominm”，是Ca-Y系抗氧化铬铁素体钢。

4.AN;SH：题目“M-Steels-Low  AlloySiructural  Steel  With  Exactly  Controlled  Hardenability”，钢号为有：16MnCr5，42CrMo4，21NiCrMo2，25CrMo4，17CrNiMo56等，是Ca处理的、严格控制淬透性的易削钢。发表在Fachber.Huttenprax.Metallwelterverarb，Sept.1986，24，（9），787-792。

5.AN;SH：841156-1264，题目：“survey  of  the  Thermomechanic  Treatment  of  Seamless  Steel  Tubes”。所用钢号（原东德）为：D，36  62S，steel  20，steel  35，28NiCrMoV85、42Kh2N5SMa、X41CrMoV51等。成分与本发明不同。发表在Neue  Hutte，Mar  1984，29，（3），81-86（德文）。

本发明的目的在于提供一种经济型（与已有钢种比较冶炼成本相近）的、在热轧态条件下即能达到API的新标准对机械性能的全面要求的、高韧性N80级石油管用的新钢种。