[发明专利]一种超高强度超高韧性石油套管及其制造方法有效
| 申请号： | 201410307023.7 | 申请日： | 2014-06-30 |
| 公开（公告）号： | CN104046910B | 公开（公告）日： | 2016-11-30 |
| 发明（设计）人： | 董晓明;张忠铧;柏林 | 申请（专利权）人： | 宝山钢铁股份有限公司 |
| 主分类号： | C22C38/38 | 分类号： | C22C38/38;C22C38/32;C21D8/10 |
| 代理公司： | 上海东信专利商标事务所(普通合伙) 31228 | 代理人： | 杨丹莉;李丹 |
| 地址： | 201900 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 超高 强度 韧性 石油 套管 及其 制造 方法 | ||
【说明书】：
技术领域
本发明涉及一种冶金产品及其制造方法，尤其涉及一种石油套管及其制造方法。
背景技术
目前，世界上深井、超深井油气资源的开采得到越来越多的重视。我国西部油田资源埋藏极深，地质结构复杂，最深的油气井已经超过了8000米，随之而来的是对于开采油气井的套管强度要求的显著提高。众所周知，随着钢级的增高以及材料屈服强度的增大，材料的硬度会相应地增大，材料的韧性则会逐渐下降，并且材料对表面缺陷的敏感程度会进一步地增大。开采深井、超深井用的套管对强度和韧性要求很高，在满足高强度的同时要尽可能提高其韧性指标，以保证生产使用的安全性。
但是，钢的强度和韧性、塑性通常表现为互为消长的关系，强度高的钢通常其塑性和韧性较低，同样地，如果要使得钢具有较高的塑性和韧性，就必须降低钢的强度。为此，兼具较高韧性和较高强度的钢材料的开发难度极大。当前能够实现工业应用的套管强度能够达到170ksi，但是，该套管的冲击韧性仅为50-80J。相关指导文件指出，用于压力容器的高强度钢的冲击韧性需要达到其屈服强度的10％。由此，国内各大油田，例如塔里木油田，也对深井、超深井用套管的性能提出了相同的标准，然而，现有的强度150ksi(屈服强度1034MPa)以上的高强钢的冲击韧性性能远低于这一标准。
公开号为CN101586450A，公开日为2008年8月27日，名称为“具有高强度和高韧性的石油套管及其制造方法”的中国专利文献涉及一种用于石油套管的钢种，其化学元素成分(wt.％)为：C:0.22～0.4％，Si:0.17～0.35％，Mn:0.45～0.60％，Cr:0.95～1.10％，Mo:0.70～0.80％，Al:0.015～0.040％，Ni<0.20％，Cu<0.20％，V:0.070～0.100％，Ca>0.0015％，P<0.010％，S<0.003％，余量为铁。该中国专利文献还提供制造该石油套管的方法，其步骤包括有:1)配料冶炼；2)连铸连轧以及3)管加工。上述中国文献所公开的钢种的强度达到1100Mpa，但是其横向冲击韧性仅为90J，韧性指标较低。
公开号为CN101250671A，公开日为2009年11月25日，名称为“具有高强度和高韧性石油套管及其制造方法”的中国专利文献涉及了一种石油套管及其制造方法，该石油套管的化学元素质量百分含量为(wt.％)：C：0.16～0.28，Si：≤0.5，Mn：0.3～1.10，Cr：0.3～1.10，Mo：0.60～0.95，Al：0.015～0.060，其中酸溶Als/Al≥0.8，Ni：＜0.60，Cu：0.05～0.25，V：0.06～0.20，Ca>0.0015，Nb：≤0.05，Ti：≤0.05，P＜0.010，S＜0.002，O：＜0.0024，H：＜0.0002，N：＜0.008，B：0.0～0.005，余量为Fe。该中国专利文献公开的石油套管的横向冲击韧性只有80J，其韧性指标也较低。
公开日为JPH11-131189A，公开日为1999年5月18日，名称为“一种钢管的制造方法”的日本专利文献，其公开了一种钢管的制造方法。该制造方法提出在750-400℃温度范围内加热，然后在20％或60％变形量以上的范围内进行轧制，生产获得屈服强度950Mpa以上、具有良好韧性的钢管产品。不过，由于此工艺技术的加热温度较低，轧制难度较大；此外，轧制温度较低容易产生马氏体组织，而这一微观组织是石油套管产品所不允许出现的微观组织。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高强度超高韧性石油套管，该石油套管兼具有超高强度和超高韧性，其强度能够达到150ksi钢级以上，同时其0度横向夏比冲击功不小于150ksi钢级屈服强度的10％，可以满足深井、超深井油气田对油井管提出的强度和韧性的要求。
为了实现上述目的，本发明提出了一种超高强度超高韧性石油套管，其化学元素质量百分配比为：
C：0.12-0.18％；
Si：0.1-0.4％；
Mn：1.1-1.6％；
Cr：0.1-0.4％；
Mo：0.2-0.5％；
Nb：0.02-0.04％；
Ti：0.02-0.05％；
B：0.0015-0.005％；
Al：0.01-0.05％；
Ca：0.0005-0.005％；
N≤0.008％；
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- 本发明公开了1000MPa级双相高强镀锌带钢和钢板及其制备方法，所述带钢和钢板基板成分及其质量含量如下：C：0.06～0.15%，Mn：2.2～2.8%，Si：0.45～0.65%，Cr：0.40～0.60%，P≤0.012%，S≤0.002%，Als：0.020～0.070%，Ti：0.010～0.030%，Mo：0.15～0.30%，其余为Fe和不可清除的杂质。制备方法包括加热、热轧、冷轧、连续镀锌、光整和钝化工序。本发明采用新的成分设计，通过控制各工序的工艺参数，大大降低了生产难度，提高了成品合格率。成品具有良好的成型性能、机械性能和抗腐蚀性能等特点，抗拉强度在1000MPa以上。
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- 夏明生;路博勋;王云阁;候明山;刘春雨;郭志凯;冯晓勇;王嘉伟;李桂兰 - 唐山钢铁集团有限责任公司;河钢股份有限公司唐山分公司
- 2017-06-21 - 2019-05-24 - C22C38/38
- 本发明公开了一种超高强度退火钢板及其制造方法，化学成分组成及质量百分含量为：C：0.07～0.12%，Mn：2.20～2.50%，S≤0.0050%，P≤0.020%，Si：0.30～0.70%，Als：0.02～0.05%，Mo：0.10～0.25%，Cr：0.40～0.60%，B：0.0005～0.0013%，Ti：0.015～0.030%，N≤0.0030%，H≤0.0002%，其余为铁和不可避免的杂质；制造方法包括铁水预处理、转炉炼钢、LF炉精炼、RH精炼、连铸、热轧、冷轧和连续退火工序。本发明钢板组织为分布均匀的马氏体和铁素体，屈服强度在550‑850MPa，抗拉强度≥980MPa，断后伸长率A80≥10%。
- 由奥氏体不锈钢制成的钟表发条-201480036561.5
- C·沙邦;G·普兰克尔特 - 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司
- 2014-03-24 - 2019-05-17 - C22C38/38
- 由奥氏体不锈钢制成的钟表发条，即主发条，所述不锈钢包含由铁和铬形成的基底，发条的厚度小于0.20mm。所述发条包含重量计的：‑铬：最小值15％，最大值25％；‑锰：最小值5％，最大值25％；‑氮：最小值0.10％，最大值0.90％；‑碳：最小值0.10％，最大值1.00％；‑包含在0.40％至1.50质量％之间的总(C+N)碳和氮含量；‑包含在0.125‑0.550之间的碳‑氮比(C/N)；‑杂质和除铁以外的其它金属：最小值0％，最大值12.0％；‑铁：至100％的余量。
- 一种1000MPa级超高强热轧钢带及其生产方法-201910111478.4
- 贾丽慧;赵杨;翁张军;李杨;王永浩;闫萍;张彦鹏;贾志雷;黄泉开 - 唐山不锈钢有限责任公司;唐山钢铁集团有限责任公司
- 2019-02-12 - 2019-05-10 - C22C38/38
- 本发明公开了一种1000MPa级超高强热轧钢带及其生产方法，热轧钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.08～0.15%，Mn：2.30～2.83%，Si≤0.80%，Als：0.025～0.052%，S≤0.020%，P≤0.030%，Cr：0.50～0.70%，Ti：0.01～0.05%，Mo：0.15～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却和卷取工序。本发明通过加入微量的Mo、Ti合金，起到细晶强化作用；合理设计热轧温度及冷却速率，所得热轧钢带适用于汽车用结构钢，在提高车身强度的同时，减轻整车重量，减少车辆燃油消耗。
- 一种500HB级耐磨钢板及其生产方法-201910114597.5
- 李行;任树洋;尹绍江;秦坤;张阔斌;郝鑫;刘永战 - 唐山中厚板材有限公司;唐山钢铁集团有限责任公司;河钢股份有限公司唐山分公司
- 2019-02-14 - 2019-05-10 - C22C38/38
- 本发明公开了一种500HB级耐磨钢板及其生产方法，500HB级耐磨钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.27～0.37%、Si：0.15～0.35%、Mn：1.51～1.56%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cr：1.51～1.60%、Al：0.015～0.045%、B：0.0008～0.0035%、Ti：0.018～0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、加热、轧制、在线淬火和离线回火工序。本发明采用在线淬火+离线回火工艺，缩短了生产流程，节约了能源，提高了效率；同时保留了轧制钢中的位错和缺陷，遗传了轧后细小晶粒，进一步提高了耐磨钢的强度和硬度。
- 一种含氮的热轧中锰TRIP钢及其制备方法-201910187167.6
- 张喜亮;刘涛;周骞;赵雷杰;吕征;刘宏基;崔好选 - 河北工程大学
- 2019-03-13 - 2019-05-03 - C22C38/38
- 本发明公开了一种含氮的热轧中锰TRIP钢，按重量百分比，化学成分为：C：0.18％、Mn:7～9％、Al:1.5％、N：0.05～0.10％、Cr：0.4～1.6、P<0.008％、S<0.008％，余量为Fe。制备方法包括：冶炼与锻造、热轧、两相区退火和低温回火。本发明的优点在于：1.含氮热轧中锰TRIP钢抗拉强度可达到1300MPa，强塑积达到60GP·％，其强度远超第二代汽车用TWIP级别，强塑积达到了其同等水平；2.成分简单，其中C和Al含量较低，钢板的焊接性能优异，且由于Al含量较低，有效避免了浇注过程中容易堵塞水口，不利于连铸生产等问题；3.生产工艺简单，热轧后在两相区退火及低温回火即可获得高强高塑性能，容易在工业生产中实现。
- 一种CP980MPa复相钢的酸轧生产工艺控制方法-201710750813.6
- 李振;程晓杰;宋浩源;孙建华;李勇;马永伟;孙海 - 北京首钢冷轧薄板有限公司
- 2017-08-28 - 2019-05-03 - C22C38/38
- 本发明属于高强复相钢轧制技术领域，公开了一种CP980MPa复相钢的酸轧生产工艺控制方法，包括以下步骤：热轧卷开卷、卷板焊接、卷板拉矫、酸洗、冷连轧、卷取为冷硬卷；热轧卷的原料成分为，C：0.091％～0.095％，Mn：2.35％～2.45％，Si：0.37％～0.46％，P：0.014％～0.015％，S：0.003％～0.005％，Cr：0.25％～0.35％，Mo：0.18％～0.24％，Nb：0.038％～0.043％，Ti：0.036％～0.048％。本发明提供一种良好板形与厚度偏差的高强度980MPa复相钢。
- 一种高强韧耐磨鄂板用贝氏体钢及其制备方法-201710477793.X
- 谭谆礼;高博;白秉哲;詹运昌;王军翔 - 四川清贝科技技术开发有限公司
- 2017-06-22 - 2019-04-30 - C22C38/38
- 本发明公开了一种高强韧耐磨鄂板用贝氏体钢及其制备方法，目的在于解决现有的中大型贝氏体钢耐铸件用作大尺寸的颚式破碎机用鄂板时，存在耐磨性差、容易发生界面偏析的问题。本发明的目的之一在于提供一种耐磨性能优良的高强韧鄂板用贝氏体钢，本发明的目的之二在于提供一种耐磨性能优良的高强韧鄂板用贝氏体钢的制备方法。本发明通过合适的成分和制备方法设计，最终获得“贝氏体+马氏体”复相组织，在保持高硬度的同时具有良好的韧性匹配。
- 一种钢棒用钢及其制备方法和钢棒-201710148318.8
- 彭会芬;刘慧;殷福星;冯建航;张昕;谢志峰;魏海涛 - 河北工业大学;天津银龙预应力材料股份有限公司
- 2017-03-14 - 2019-04-23 - C22C38/38
- 本发明为一种钢棒用钢及其制备方法和钢棒。所述钢棒用钢的组成包括以下质量百分比的化学成分：C：0.15%至0.35%；Mn：2.00%至3.50%；Si：1.00%至2.5%；Cr：0.10%至0.85%；V：0.01%至0.12%；余量为Fe，且所述钢棒用钢中Mn与Si的质量比在1.05至1.65之间。本发明所提供的钢棒用钢兼具较高的强度和较好的塑性。同时成产工艺简单，成本较低。
- 780MPa级双相高强镀锌带钢及其制备方法-201710235581.0
- 刘靖宝;杜明山;夏明生;王嘉伟;王鹏;张琳;刘丽萍;宋海武;李勃 - 唐山钢铁集团有限责任公司;河钢股份有限公司唐山分公司
- 2017-04-12 - 2019-04-23 - C22C38/38
- 本发明公开了一种780MPa级双相高强镀锌带钢及其制备方法，其包括加热、热轧、冷轧、连续镀锌、光整和钝化工序；所述镀锌带钢基板成分的质量百分含量为：C≤0.20%，Si≤0.50%，Mn 1.70～2.50%，Cr 0.40～0.70%，P≤0.012%，S≤0.002%，Als≤0.070%，其余为Fe和不可清除的杂质。本镀锌带钢采用添加Mn和Cr元素来提高钢的淬透性，增加快冷过程中马氏体的生成比例；其成品具有良好的成型性能、机械性能和抗腐蚀性能，抗拉强度在780MPa以上，且生产简单，成本较低。本方法采用新的成分设计，通过控制各工序的工艺参数进行制备，大大降低了生产成本，提高了合格率；具有生产简单，实施难度小，成本低，生产稳定，具有烘烤硬化效应和屈强比低等特点。
- 一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢及其制备方法-201710174954.8
- 谭谆礼;高博;张敏;高古辉;白秉哲 - 北京交通大学
- 2017-03-22 - 2019-04-12 - C22C38/38
- 本发明公开一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢，包括如下质量百分比的组分：C：0.10～0.4wt％；Mn：1.5～3.0wt％；Si：0.00～2.0wt％；Cr：0.20～1.0wt％；Al：0.20～1.6wt％；P：0.001～0.15wt％；S：0.001～0.015wt％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。本发明还公开一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢的制备方法。与现有抗震钢筋相比，采用本发明的制备方法生产的抗震钢筋，可增加钢结构的强度、降低排筋密度，提高建筑物的抗震性能，增加抗震的安全裕量，其显微组织为铁素体+贝氏体+马氏体复相组织，或者贝氏体+马氏体复相组织，并含有一定量的残余奥氏体。本发明的抗震钢筋屈服强度Rp0.2≥650MPa，强屈比≥1.45，最大力下的延伸率≥14.5％，强塑积≥25000MPa.％。
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