提高低温冲击韧性的油套管用钢及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种提高低温冲击韧性的油套管用钢及其制备方法，其中，油套管用钢按质量百分比包括：C：0.03～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.50～2.0％，S：≤0.005％，P：≤0.010％，Al：0.015～0.055％，O：0.0002～0.0010％，N：≤0.0015％，Ca：0.0020～0.0040％，Nb：0.050～0.10％，Ti：0.03～0.06％，Cr：0.25～0.45％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.50％，Nb+V+Ti≤0.15％，Re：0.05～0.15％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，其中，Re由Ce：48％，La：32％，Pr：5％，Nd：5％，Pm+Sm+Eu+Gd：8％，其余为Fe和其他不可避免的杂质组成。能够显著提高低温环境下钢的耐冲击韧性。能够显著提高低温环境下钢的耐冲击韧性。能够显著提高低温环境下钢的耐冲击韧性。

【技术实现步骤摘要】
提高低温冲击韧性的油套管用钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐候钢生产
，尤其涉及一种提高低温冲击韧性的油套管用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国石油工业的发展，深井开采所用的油套管对钢材的性能提出了更高的要求，由于特殊的应用领域和使用环境(井下温度一般在
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40℃以下，甚至更低)，要求钢板具有良好的低温冲击韧性、优良的成形性能、焊接性能和更高的强度等，在钻井过程中油套管起封隔地层和防止井壁坍塌的作用，是一次性消费的钻井管材，油套管因其复杂的使用环境，API Spec 5CT对油套管生产及使用有严格的要求。
[0003]长期以来，国内油套管大部分依赖进口，随着钢的微合金化和控轧控冷技术的发展，高级别的热轧板卷获得了优良的综合性能，九十年代国外开始用热轧板卷制造直缝电阻焊(ERW)套管替代传统的无缝钢管，获得了成功，取得了良好的经济效益。据美国石油协会统计，直缝电阻焊套管已占石油套管总量的60％以上，据日本的统计资料，ERW 焊接方法生产的套管占70％，其他工业发达国家的直缝电阻焊套管与无缝套管产量比至少为3：7，直缝焊套管的优势主要在于它的几何尺寸精度高、壁厚均匀、在地下服役时其抗挤毁和抗压溃的能力较同钢级无缝套管高10～15％。
[0004]由于油套管一般在低温环境下使用，用户要求即要具有高强度，又要具有良好的低温冲击韧性、焊接性能和成形性能，随着炼钢工艺技术进步，钢中的氧、氮、氢气和硫、磷含量已经控制到较低的水平，但在钢中仍存在夹杂物超标、成分波动过大现象，这种连铸坯经轧制后会生成连续的、长条状非金属夹杂物缺陷，有的会造成边裂、翘皮等质量问题，这些缺陷对钢的韧性，特别是低温冲击韧性的影响巨大，目前通过消除钢中夹杂物和有害气体的不利影响，改善低温冲击韧性的手段有限。
[0005]因此，有必要开发一种提高低温冲击韧性的油套管用钢及其制备方法，能够显著提高低温环境下钢的耐冲击韧性。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0007]为此本专利技术提出了一种提高低温冲击韧性的油套管用钢及其制备方法。
[0008]有鉴于此，本专利技术的一方面提出了一种提高低温冲击韧性的油套管用钢，所述油套管用钢按质量百分比包括：C：0.03～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.50～2.0％，S：≤0.005％， P：≤0.010％，Al：0.015～0.055％，O：0.0002～0.0010％，N：≤0.0015％，Ca：0.0020～0.0040％， Nb：0.050～0.10％，Ti：0.03～0.06％，Cr：0.25～0.45％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.50％， Nb+V+Ti≤0.15％，Re：0.05～0.15％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，其中，Re由Ce： 48％，La：32％，Pr：5％，Nd：5％，Pm+Sm+Eu+Gd：8％，其余为Fe和其他不可避免的杂质组成。
[0009]进一步地，所述油套管用钢的厚度为2.0mm至16.0mm。
[0010]进一步地，所述油套管用钢的抗拉强度700MPa至740MPa，屈服强度640MPa至 670MPa，断后伸长率29％至33％。
[0011]进一步地，所述制备方法包括如下步骤：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
钢包炉精炼
→
连铸
→
加热
→
2300mm热连轧
→
控制冷却
→
卷取
→
发货，其中，在所述钢包炉精炼的过程中进行钙处理，在所述连铸的过程中进行稀土处理。
[0012]进一步地，所述转炉冶炼采用180吨顶底复吹转炉冶炼，采用滑板挡渣出钢，在出钢过程中脱氧合金化，氧含量严格限制在0.0020％至0.0030％。
[0013]进一步地，在所述钢包炉精炼包括：钢水到达精炼处理位，底吹氩气搅拌，配加埋弧渣、精炼渣和石灰等，三项电极通电升温10min后，测温、取样，加入合金元素进行调整，根据渣况，配加铝粒和电石造白渣，通电时间大于18min，进行合金成分调整。
[0014]进一步地，在所述钢包炉精炼处理的过程中进行钙处理包括：对调整后的合金成分进行测温、取样，待所述钢水的成分温度满足目标要求后，喂入钙铁线，所述钙铁线的加入量为400m至500m，喂入所述钙铁线结束后进行软吹氩处理，软吹氩时间≥10min，使夹杂物充分上浮排除。
[0015]进一步地，所述连铸包括：所述钢水运往板坯连铸机进行浇注，在连铸过程中，根据拉速的不同，设定喂入稀土丝的速度，每吨钢加入所述稀土丝200g至400g，采用结晶器喂入所述稀土丝的方式，保证稀土回收率达到70％以上，过热度控制在10℃至25℃之间，拉速控制在1.0m/min至1.2m/min，所述结晶器二冷水采用中冷模式，气
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水喷雾冷却。
[0016]进一步地，所述加热包括：在步进式加热炉内，将连铸坯加热到1218℃至1242℃，加热时间120min至150min，控制保温时间≥40min。
[0017]进一步地，所述2300mm热连轧包括粗轧和精轧，其中，中间坯厚度控制在52mm 至58mm，所述粗轧的开轧温度≥1150℃，采用3+5轧制，所述精轧的开轧温度950℃至 990℃，所述精轧的终轧温度840℃至880℃，卷取温度540℃至580℃，压缩比≥5.0以上，所述精轧F1、F2道次压下率≥40％，其余各道次压下率控制在25％至35％。
[0018]本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0019]通过钙处理和稀土处理，使钢中夹杂物充分上浮排除，在钢中起到变质夹杂、冶金控制、细晶强化以及纯净钢水的作用，消除钢中夹杂物有害作用，最终在钢中形成细小、均匀及弥散分布的稀土、钙的硫化物((Ca、RE)S)、稀土、钙的氧化物((Ca、RE) O)或稀土、钙的复合氧硫化物((Ca、RE)(O、S))的复合化合物等，呈球状、点状分布，该分布有效地提高了油套管的低温冲击韧性。
[0020]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而
言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1示出了根据本专利技术一个实施例的提高低温冲击韧性的油套管用钢制备方法的流程示意图；
[0024]图2示出了根据本专利技术一个实施例的8mm厚钢板的金相组织示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高低温冲击韧性的油套管用钢，其特征在于，所述油套管用钢按质量百分比包括：C：0.03～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.50～2.0％，S：≤0.005％，P：≤0.010％，Al：0.015～0.055％，O：0.0002～0.0010％，N：≤0.0015％，Ca：0.0020～0.0040％，Nb：0.050～0.10％，Ti：0.03～0.06％，Cr：0.25～0.45％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.50％，Nb+V+Ti≤0.15％，Re：0.05～0.15％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，其中，Re由Ce：48％，La：32％，Pr：5％，Nd：5％，Pm+Sm+Eu+Gd：8％，其余为Fe和其他不可避免的杂质组成。2.根据权利要求1所述的提高低温冲击韧性的油套管用钢，其特征在于，所述油套管用钢的厚度为2.0mm至16.0mm。3.根据权利要求1所述的提高低温冲击韧性的油套管用钢，其特征在于，所述油套管用钢的抗拉强度700MPa至740MPa，屈服强度640MPa至670MPa，断后伸长率29％至33％。4.一种如权利要求1至3中任一项所述的提高低温冲击韧性的油套管用钢制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：铁水预处理
→
转炉冶炼
→
钢包炉精炼
→
连铸
→
加热
→
2300mm热连轧
→
控制冷却
→
卷取
→
发货，其中，在所述钢包炉精炼的过程中进行钙处理，在所述连铸的过程中进行稀土处理。5.根据权利要求4所述的提高低温冲击韧性的油套管用钢制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼采用180吨顶底复吹转炉冶炼，采用滑板挡渣出钢，在出钢过程中脱氧合金化，氧含量严格限制在0.0020％至0....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，刘志璞，姜学锋，董志鹏，文小明，韩宇，许学力，李霞，陈红远，马思远，吕建勋，
申请(专利权)人：本钢板材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：