[发明专利]高横向冲击功的石油套管用钢及其制造方法

说明书

本发明涉及高横向冲击功的石油套管用钢及其制造方法，属于钢铁制造领域。本发明提供了高横向冲击功的石油套管用钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.221～0.269％，Mn：1.000％～1.400％，Si：0.150～0.250％，P≤0.017％，S≤0.005％，Als：0.010％～0.050％，Nb：0.001～0.025％，Ca/S≥0.4，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明石油套管用钢具有合金成本低、工艺适应性强、低温韧性优良的特点，能够更好的满足石油套管日益严苛的服役条件要求。

技术领域

本发明涉及高横向冲击功的石油套管用钢及其制造方法，属于钢铁制造领域。

背景技术

石油套管主要用于油田管道建设，是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。它与油井管、钻杆不同，不可以重复使用，属于一次性消耗材料，其消耗量占全部油井管的70％以上。石油套管要求钢的强度较高，钢质均匀稳定，耐侵蚀性强，耐磨性好，此外还要承受使用条件下的拉、压、扭、弯等各种载荷的综合作用，因此对石油套管用钢的低温冲击性能提出越来越高的要求。同时，由于石油套管多采用ERW直缝焊接工艺制造，要求检验横向力学性能。众所周知，经过轧制后钢中的夹杂物会沿着轧制方向有一定程度的拉伸，沿纵向分布，而加工横向冲击试样V型槽开口方向也为纵向。因此检验横向低温冲击性能时，冲击试验产生的撕裂裂纹容易沿着夹杂物的纵向扩展，导致一般来说，试样的横向冲击功低于纵向冲击功。因此，提供一种提高石油套管横向冲击功的成分和工艺优化方案，具有重要意义。

CN200710093884.X公开了一种低屈强比石油套管用钢、石油套管及其制法，采用如下质量百分比的成分：C：0.19％～0.27％，Si：0.3％～1.6％，Mn：1.2％～1.7％，P≤0.02％，S＜0.012％，Al：0.02～0.8％，并允许加入V：0～0.12％，Ti：0～0.02％，或者Nb：0～0.04％，Ti：0～0.02％，其余为Fe和不可避免杂质；制成钢管后进行如下热处理：750～840℃两相区保温和淬火及600℃以上高温回火。该发明所涉及的石油套管用钢仅对屈服强度、抗拉强度、延伸率、屈强比等常规力学性能提出要求，未对低温冲击功提出具体要求。

CN201410359590.7公开了一种石油套管用钢带及其生产方法，采用如下重量百分比组成：C：0.15-0.20％，Si：0.12-0.20％，Mn：0.98-1.15％，P≤0.020％，S≤0.009％，V：0.07-0.09％，Ti：0.012-0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质；其制备方法包括轧制前的加热步骤及轧制，轧制又包括粗轧和精轧步骤，其中所述加热温度为1180-1230℃，粗轧温度为1180-1230℃，精轧入口温度为980-1030℃，终轧温度为810-880℃。该发明采用V、Ti微合金化，生产成本较高；同时该发明所涉及的钢种未对低温冲击韧性提出明确要求。

CN200610147266.4公开了一种低成本的石油套管用钢及其生产方法，所述石油套管用钢成分的重量百分比为：碳：0.16～0.21％；硅：0.15～0.25％；锰：1.0～1.2％；磷≤0.020％；硫≤0.009％；钛：0.01～0.02％；铌：0.02～0.03％；其余为铁，其特征是，板坯加热温度控制在1200～1250℃，在高温区以大变形量轧制使奥氏体充分再结晶，初轧后在970～850℃范围精轧，精轧时控制变形量：最后以大变形量进行终轧，终轧温度控制在880～850℃，卷取温度：560℃±20℃，层流冷却：采用前段冷却。该发明所涉及的钢种对低温冲击性能的要求仅限于纵向试样。