【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油套管，具体涉及一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法及用途。
技术介绍
1、页岩气开发将成为未来天然气增产的主要来源，页岩气开采具有水平段长及压裂作业时间长、压力高等特点，套管承受长周期高压循环复合载荷作用；水平井多级压裂驱动了地层天然裂缝和层理弱面的不均匀滑动，从而增加套管挤毁变形的风险，因此需要页岩气井套管具有较高的强度和韧性匹配。目前高强度石油套管主要采用无缝钢管，无缝钢管成型采用穿孔成型，管体尺寸精度控制难度大。直缝电阻焊套管因其加工工艺的特殊性，材料及几何参数均匀性好，相比较无缝管具有抗挤强度高的天然优势。热轧板卷作为直缝电阻焊套管的生产原料，是能否形成高钢级页岩气井直缝电阻焊套管的关键，研发适于高钢级直缝电阻焊套管制造较窄的工艺窗口条件下的热轧板卷及其制造方法，是开发页岩气开采用高性能套管的工程难题。而传统的材料研发采用成分与工艺的不断“试错”实验优化，结合对结构-性能关系的不断理解以获得满足性能指标的材料，这种方法不仅耗费的人工和材料成本耗费大，而且所需时间长，成功率也比较低。
技术实现思路
1、本专利技术为解决制备896mpa级页岩气井套管用热轧板卷所需性质的要求以及减少资源浪费，提出一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法。
2、一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，包括以下步骤：
3、首先，根据896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷所需性能，限定所
4、其次，根据限定的制造条件，采用材料基因工程，通过计算得到热轧板卷成分设计和热轧板卷的机械性能，具体步骤如下：
5、s1：将各元素的质量百分比作为第一性原理计算的输入量，输入到计算体系中，应用第一性计算原理进行宏观特性的预计算，得出体系能带以及波函数特性；
6、s2，以体系能带以及波函数特性作为输入，结合分子动力学原理计算热轧板卷的机械性能；
7、s3：判断s2所得到的热轧板卷的机械性能是否满足896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的焊接性能，如果满足焊接性能的要求，则输出热轧板卷成分设计和热轧板卷的机械性能；如果不满足焊接性能的要求，则修改成分配比返回s1，直到满足焊接性能的要求，输出热轧板卷成分设计和热轧板卷的机械性能；
8、最后，根据输出的热轧板卷成分设计和热轧板卷的机械性能进行制造。
9、在材料基因工程的计算体系中，设置工艺流程为：板卷成型-焊接-调质热处理。
10、应用第一性计算原理进行宏观特性的预计算时，第一性原理计算的输入量为c，mn，cr，mo，si和b的质量百分比；碳当量成分作为边界条件，碳当量＜0.5。
11、机械性能包括热轧后常温屈服强度及韧性、可焊接性及其调质后常温屈服强度和韧性。
12、限定所需元素和各元素的质量百分比范围如下：c：0.12％～0.22％、mn：1.0％～1.6％、cr：0.4％～0.6％、mo：0.3％～0.5％、si：0.05％～0.6％、b：5～60ppm，其余为fe及不可避免的杂质的钢坯。
13、制造896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的工艺窗口条件：高温热轧过程中，加热炉加热温度1170～1210℃，终轧温度控制在830～870℃，获得厚度在10～13mm的钢板；轧后钢板控冷后进行卷取操作，其中卷取温度为550～650℃。
14、896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的焊接性能要求如下：
15、屈服强度为300～600mpa、延伸率≥20％、在0℃时横向冲击功≥40j、晶粒度符合astm e112 no.9或更细以及带状组织≤3.0级。
16、制作的工艺流程包括转炉粗炼、炉外精炼、板坯连铸、高温热轧和扎后控冷。
17、制作的工艺流程中的转炉粗炼、炉外精炼、板坯连铸、高温热轧和扎后控冷，具体操作如下：
18、步骤一：入炉钢铁料，转炉低吹和钢包低吹使用氩气；精炼过程使用硅铁、金属锰、低碳铬铁进行成分微调，硅铁粉、铝粒脱氧，温度成分合适后出钢；钢水经中间包进入结晶器，通过扇形段冷却后形成铸坯板坯；
19、步骤二：将含有计算得到的化学成分质量百分比的铸坯板坯为热轧坯料，初始连铸板坯厚度为230mm，加热时，连铸板坯放入加热炉中进行加热，控制连铸板坯出炉温度在1170～1210℃，保温时间为1小时；
20、步骤三：将步骤二中得到的连铸板坯进行七机架连轧，累计变形量≥60％，终轧温度控制在830～870℃，获得厚度在10～13mm的钢板；
21、步骤四：轧后钢板控冷后进行卷取操作，其中卷取温度为550～650℃，采用梯度控冷，保证板卷韧性的同时，降低带状组织的形成，从而保证板卷良好的加工性能。
22、一种上述方法制备的热轧板卷用于焊接896mpa级页岩气井套管，采用直缝电阻焊工艺制管后，可通过调质处理获得屈服强度在900～960mpa、夏比冲击功130～220j的896mpa级页岩气井套管。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
24、本专利技术通过材料基因工程，利用第一性原理和分子动力学原理，快速运行模拟实验中成分与性能优化的传统试错式材料研发过程，实现大体系材料模拟，快速计算，提高材料筛选效率和设计水平，能够迅速预测目标性能热轧板卷的成分与热轧板卷的机械性能，缩短材料研发的时间，降低材料研发的成本；还根据需求限定了制造条件，缩小模拟实验的范围；再经过工艺流程处理得到满足焊接性能的896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷。
25、进一步，在具体限定的制造条件下，896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷需要具备较低的屈服强度和较高的韧性、良好的冷成形性和焊接性能以及调质处理后较高的屈服强度及韧性匹配。
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1.一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所示的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，在材料基因工程的计算体系中，设置工艺流程为：板卷成型-焊接-调质热处理。
3.根据权利要求1所示的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，应用第一性计算原理进行宏观特性的预计算时，第一性原理计算的输入量为C，Mn，Cr，Mo，Si和B的质量百分比；碳当量成分作为边界条件，碳当量＜0.5。
4.根据权利要求1所示的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，机械性能包括热轧后常温屈服强度及韧性、可焊接性及其调质后常温屈服强度和韧性。
5.根据权利要求1所示的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，限定所需元素和各元素的质量百分比范围如下：C：0.12％～0.22％、Mn：1.0％～1.6％、Cr：0.4％～0.6％、Mo：0.3％～0.5％、Si：0
6.根据权利要求1所示的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，制造896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的工艺窗口条件：高温热轧过程中，加热炉加热温度1170～1210℃，终轧温度控制在830～870℃，获得厚度在10～13mm的钢板；轧后钢板控冷后进行卷取操作，其中卷取温度为550～650℃。
7.根据权利要求1所述的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的焊接性能要求如下：
8.根据权利要求1所述的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，制作的工艺流程包括转炉粗炼、炉外精炼、板坯连铸、高温热轧和扎后控冷。
9.根据权利要求8所述的一种896MPa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，制作的工艺流程中的转炉粗炼、炉外精炼、板坯连铸、高温热轧和扎后控冷，具体操作如下：
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的方法制备的热轧板卷用于焊接896MPa级页岩气井套管，其特征在于，采用直缝电阻焊工艺制管后，可通过调质处理获得屈服强度在900～960MPa、夏比冲击功130～220J的896MPa级页岩气井套管。
...【技术特征摘要】
1.一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所示的一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，在材料基因工程的计算体系中，设置工艺流程为：板卷成型-焊接-调质热处理。
3.根据权利要求1所示的一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，应用第一性计算原理进行宏观特性的预计算时，第一性原理计算的输入量为c，mn，cr，mo，si和b的质量百分比；碳当量成分作为边界条件，碳当量＜0.5。
4.根据权利要求1所示的一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，机械性能包括热轧后常温屈服强度及韧性、可焊接性及其调质后常温屈服强度和韧性。
5.根据权利要求1所示的一种896mpa级页岩气井直缝电阻焊套管用热轧板卷的制造方法，其特征在于，限定所需元素和各元素的质量百分比范围如下：c：0.12％～0.22％、mn：1.0％～1.6％、cr：0.4％～0.6％、mo：0.3％～0.5％、si：0.05％～0.6％、b：5～60ppm，其余为fe及不可避免的杂质的钢坯。
6.根据权利要求1所示的一种89...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，吉楠，纪奇，冯春，冯耀荣，朱丽娟，张童非，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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