高品质非调质钻探用无缝钢管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高品质非调质钻探用无缝钢管及其制造方法，所述钻探管的化学成分为：C：0.36~0.38%，Si：0.25~0.35%，Mn：1.46~1.66%，Mo：0.26~0.32%，V：0.06~0.08%，Ti：0.022~0.032%，Alt：0.014~0.018%，P ≤0.010%，S≤0.010%，N：55~75ppm，H≤1.5ppm；O≤25ppm，As＋Sn＋Pb＋Sb＋Bi≤0.038%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质，金相组织为均匀细小的粒状贝氏体组织，其性能：抗拉强度Rm≥1100MPa、屈服强度Rp0.2≥960MPa、延伸率A≥16%、纵向冲击功AKU2≥75J。本发明专利技术非调质钢采用独特的成分所形成的粒状贝氏体组织满足了本发明专利技术抗拉强度、屈服强度、延伸率、纵向冲击功的设计要求，与采用淬火和高温回火的调质工艺相比，达到了同样的质量要求，减少了一次加热，缩短了生产流程，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及钻探用无缝钢管制造
，特别是一种高品质非调质钻探用无缝 钢管及其制造方法。
技术介绍
随着社会的发展，人们对物质的需求越来越大，致使矿产资源和能源的需求日益 增多。矿产资源和能源紧缺是全世界范围内共同面临的问题。现在，找矿、找油的地质钻探 已向地质条件更为复杂、深度深达到1500米W上的矿产资源发展，该样，对用于地质钻探 的钻杆的综合性能提出了更严苛的要求；不仅要求制造地质钻杆的材料具有更高的强度水 平，而且还要有一定的初性和塑性储备，W抵御钻探过程中过载操作的强拉、强扭、冲击振 动W及各种交变载荷作用，从而能适应深部矿产资源钻探的特殊工作条件下的使用要求。 根据我国石油钻探管行业统计资料，每掘进Im,-般需要消耗钻探管2. 5kg?3.化g(-次 性消耗，不能重复使用），因此，通过提高钻探管强度来抵御材料磨损可W重复使用，W降低 钻探管消耗。目前，按GB/T9808-2008《钻探用无缝钢管》标准生产的钻探用地质管主要 用于500?1500m深度的钻探工程，深度超过1500m时地质勘查单位多采用进口钻杆。该 标准中性能最好的钻探管ZT740已不能满足钻探过程中地壳和海底深层的地质条件，比其 性能更优的高品质钻探管急需开发。高品质钻探管经过调质热处理，能使钢的抗拉强度、屈 服强度、断面延伸率得到一个较合理的值，但调质热处理要泽火和高温回火，其不但造成能 源浪费、环境污染、生产成本增加，而且影响产品的生产效率。因此，通过非调质生产ZT740 W上更高级别的钻探管是一个研究方向。 与本专利技术接近的专利文献有：公告号为CN102994895A，名称为"一种微合金化 高强度高初性地质钻探用钢及其生产工艺"的中国专利文献公开了一种微合金化高强度高 初性地质钻探用钢，该钢材的化学成分按重量百分比（Wt.%)为；C: 0.36?0.42%，Si :0. 40 ?0. 60%，Mn: 1. 45 ?1. 70%，Cr: 0. 20 ?0. 30%，V: 0. 10 ?0. 20%，AL: 0.OlO?0. 030 %，Ti: 0. 015 ?0. 035%，S《0. 015%，P《0. 020%，Cu《0. 20〇/〇， 余量为化和不可避免的杂质。该技术方案所述地质钻探用钢的性能只能满足YB/T5052 标准(现已作废，被GB/T9808-2008替代）中DZ55 (相当于ZT540)钢级的要求，部分钻杆 性能达DZ60 (相当于ZT590)钢级的要求。远远不能满足地壳和海底深层钻探要求。 申请人检索到2009年6月期刊《探矿工程(岩±钻掘工程)》第36卷第6期（P28? 30)发表的文章"XJY高强度精密地质管材的研制"，文中成分未公开，所述钻探用地质管材 采用特殊热处理，其基体金相组织为铁素体+珠光体，抗拉强度940?lOlOMPa、屈服强度 630?660MPa、延伸率12. 5?14%，总体强度偏低，延伸率偏低，反应在钻探过程是耐磨性能 差，重复使用率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制造成本低、易操作、性能均匀且稳定，重复使用率高 的一种，开发的非调质钻探管钢ZT850,其抗拉 强度Rm>llOOMPa、屈服强度化0. 2 > 960MPa、延伸率A> 16%、纵向冲击功Aku2> 75J。本 专利技术采用特定成分非调质处理，开发的钻探用无缝钢管ZT850与调质热处理质量相当，满 足了地壳和海底深层钻探要求。 本专利技术所述的高品质非调质钻探用无缝钢管，其化学成分按质量百分数为；C: 0. 36-0. 38%,Si；0. 25-0. 35%,Mn；1, 46-1. 66%,Mo；0. 26-0. 32%,V；0. 06-0. 08%,Ti； 0. 022?0. 032%，Alt;0. 014?0. 018%，P《0. 010%，S《0. 010%，N;55?75卵m，H《1. 5卵m; 0《25ppm，As+Sn+Pb+訊+Bi《0. 038%，其余量为铁化和不可避免的杂质， 金相组织为均匀细小的粒状贝氏体组织，其性能：抗拉强度Rm>llOOMPa、屈服强度 化0. 2 > 960MPa、延伸率A> 16%、纵向冲击功Aku2> 75J。 优选的，所述的高品质非调质钻探用无缝钢管，其化学成分按质量百分数为；C: 0. 37-0. 38%,Si；0. 28-0. 32%,Mn；1, 46-1. 56%,Mo；0. 27-0. 30%,V；0. 07-0. 08%,Ti； 0. 022?0. 028〇/〇,Alt;0. 015?0. 017〇/〇,P《0. 008〇/〇,S《0. 006〇/〇,N;60?70卵m，H《1. 4ppm; 0《20ppm，As+Sn+Pb+訊+Bi《0. 035%，其余量为铁化和不可避免的杂质。[000引进一步优选的，所述的高品质非调质钻探用无缝钢管，其化学成分按质量百分 数为；C;0. 37%，Si;0. 30%，Mn;1. 50%，Mo;0. 28%，V;0. 07%，Ti;0. 026%，Alt;0. 016%，P 《0. 0080/0，S《0. 0040/0，N;60?70卵m，H《1. 2ppm;0《15卵m，As+Sn+Pb+Sb+ Bi《0. 033%，其余量为铁化和不可避免的杂质。 本专利技术所述高品质非调质钻探用无缝钢管，采用C-Mn-Mo-V-Ti-N的成分设计，正 火热处理，理由是： (1) C;本专利技术碳含量选择在0. 36?0. 38 %，比调质热处理设定C提高许多，主要考虑本 专利技术要求的钻探管强度高，而碳是钢铁材料中最廉价、最有效的强化元素，溶入基体中，能 起到固溶强化作用，同时能在钢中形成更多的渗碳体，进一步提高钢的强度，结合本专利技术其 它成分，试验证明，C0.36%W下达不到本专利技术所需要的强度；碳含量过高（C0.40%W上)， 会明显降低钢材的塑初性，达不到本专利技术的技术效果； (2) Si;本专利技术的娃含量在0. 25?0. 35%，合适的Si范围有助于提高本专利技术的钻探管强 度。Si主要W固溶强化形式来提高钢材的强度，同时也是钢中的脱氧元素，但含量过高，也 会降低钢材的塑初性，同时使钢巧加热后表面氧化铁皮粘稠性增加，容易使钢管表面出现 麻点等表面问题； (3) Mn;本专利技术的铺含量为1.46?1.66%，用于辅助提高本专利技术的钻探管强度，增强初 性。Mn是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可W降低奥氏体 转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢管强度和初性有益。同时还能固溶强化铁素体，随着 Mn含量增高，钢材的强度也增大，但过高的Mn也将会降低钢材的初性； (4) Mo;本专利技术的钢含量为0. 26?0. 32%，Mo是提高本专利技术钻探管强度、改善初性、管材 止裂的重要手段。Mo元素主要是通过碳化物析出强化及固溶强化形式来提高钢的强度。Mo 的碳化物颗粒细小而不会造成微观组织结构的应力集中，有利于提高钢的冲击初性。适中 的Mo含量会使得Mo在形成碳化物同时，还会有部分多余的Mo固溶在基体中，该一部分 固溶于基体中的Mo则能W固溶强化的形式提高钢的稳定性。结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高品质非调质钻探用无缝钢管，其特征在于，其化学成分按质量百分数为：C：0.36~0.38%，Si：0.25~0.35%，Mn ：1.46~1.66%，Mo：0.26~0.32%，V：0.06~0.08%，Ti：0.022~0.032%，Alt：0.014~0.018%，P ≤0.010%，S ≤0.010%，N：55~75ppm，H≤1.5ppm；O≤25ppm，As＋Sn＋Pb＋Sb＋Bi≤0.038%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质，金相组织为均匀细小的粒状贝氏体组织，其性能：抗拉强度Rm≥1100MPa、屈服强度Rp0.2≥960MPa、延伸率A≥16%、纵向冲击功AKU2≥75J。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖朝彬，冯小明，张春斌，黎业生，李钢，刘伟，王国文，黄先亮，
申请(专利权)人：江西理工大学，新余钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36