[发明专利]一种石油天然气开采用P110级膨胀管的制备方法

摘要

一种石油天然气开采用P110级膨胀管的制备方法，属于金属材料领域。膨胀管的化学成分以质量百分比计，含有C：0.10～0.30、Mn：0.70～2.0、Si：0.3～1.5、Al：0~1.0、Nb：0.02~0.1、Ti：0~0.02、其余为Fe和不可避免的杂质。在通过冶炼、轧制获得相关合金板后，对合金板进行卷板加工，然后焊接制成膨胀管，最后通过完全奥氏体化后淬火以及后续的亚温回火-淬火-配分处理共两套工序的热处理工艺，使膨胀管管材达到预期的强度标准和塑性变形能力，保证管材膨胀前后的力学性能均能满足API及其它有关标准的规定。测试结果表明，本发明方法生产的P110钢级多相高均匀延伸膨胀管表现出很高的强度、塑性、韧性以及延伸率。其综合力学性能优于常规的淬火-回火钢、Trip钢以及Q&P钢。

主权项

一种石油天然气开采用P110级膨胀管的制备方法，其特征是P110级膨胀管的成分质量百分比为：0.1wt%～0.3 wt%的C；0.70 wt%～2.0 wt%的Mn；0.3 wt%～1.5 wt%的Si；0 wt%~1.0 wt%的Al；0.02 wt%~0.1 wt%的Nb；0wt%~0.02wt%的Ti；0wt%~ 0.01wt%的S；0wt%~ 0.015wt%的P；余量为Fe；制备步骤如下：1）根据所述膨胀管的成分铸造并轧制合金板；2）对步骤1）所述合金板进行卷板加工，然后焊接制成膨胀管；3）将步骤2）所述膨胀管置入电阻式加热炉中进行正火处理，以5℃/s的加热速度加热至设定温度并保温足够时间使之完全奥氏体化；保温温度为900℃~920℃，保温时间为30min~60min；后将膨胀管迅速淬入常温态的水中，冷速为60℃/s淬至室温，使管材得到完全马氏体；4）将经过步骤3）淬火处理的膨胀管再次置于电阻式加热炉中，以5℃/s的加热速度加热至T1~T2之间的亚温区，其中T1=AC3‑50℃，T2= AC1~ AC1+10℃，AC3为钢在平衡加热时从珠光体刚好完全转化为奥氏体的相变温度，AC1为钢在平衡加热时刚好发生珠光体向奥氏体转变时的温度，当管材达到设定温度时，保温足够的时间使管材组织发生部分奥氏体化；设定的保温温度为750℃~780℃，保温时间为900s；5）将膨胀管初次淬入液体淬火介质中，采用在线喷淋淬火，冷速为30℃/s~60℃/s，使管材的温度达到T3~T4之间的温度区间，即300℃~320℃，其中：T3低于Ms点、T4高于Mf点，Ms为钢在淬火过程中过冷奥氏体开始转变为马氏体的温度，Mf为马氏体相变的结束温度；根据淬火温度的高低，将有不同比例的奥氏体向马氏体转变；6）将膨胀管迅速再次置于炉温为T5的电阻式加热炉中，T5介于350℃~450℃之间，在此温度下保温300s ~900s，碳由马氏体扩散至奥氏体中，使奥氏体富碳；7）最后，将膨胀管从炉中取出空冷或水淬至室温，获得由马氏体、铁素体、富碳残余奥氏体以及弥散析出的纳米级碳化物的多相、多尺度组织构成低合金高强、高韧、高塑钢膨胀管。