非调质钢生产高强度油管

《非调质钢生产高强度油管》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、非调质钢生产高强度油管摘要随着石油勘采工程发展和深化，油管用钢要求向高强度(即高钢级)和特殊用途方向发展。应用现有条件生产必然使工艺装备复杂、技术难度增大，成本偏高。本文主要介绍我国八十年代研制开发的非调质钢(原用于汽车零件)，应用到石油工业专用管材“高强度油管”是种新尝试，效果显著有广阔发展前途。关键词非调质钢高强度油管热处理1．前言石油油管是石油勘采工程中主要器材之一，是专用材料。由套管、油管和钻杆管为主体的管材统称为油井管；油管在油井采集过程中作为石油、天然气由井底输送到地面的管道用管。使用量大，约占油井管总消耗量的1/4～1/5，每年需求量数十万吨。由于地质和油

2、层构造情况和条件的不同，石油(即原油)生存状态差异较大。石油往往是由油、气与水共存。有的油质较稀清澈如水；有的浑浊呈褐色，粘稠如泥浆；有的高温(200～250℃)，高压(压力高达数百大气压)自喷能力极强；有的常温低压流动性极差，必须依靠抽油机抽吸提取；也有的含有大量C02、Cl－离子或H2S等腐蚀性特强的介质，状况不一。采油过程有时还需要作井下技术处理；利用油管进行注水、酸化、压裂或井下加热等。油井井深程度不同；有浅井、深井或超深井之分。然而原油(气)采集输送均使用油管管道和螺纹连接法。因此，油管不仅应有足够的刚性、强度和连接性，必须有良好的密封性、耐磨损和抗腐蚀等性能

3、。特殊条件下工作的油管还需有特殊技术条件和性能要求。12输送介质复杂、工作条件恶劣，对油管提出苛刻的技术条件和严格的材质要求。国内已有几家油井管生产厂均能按API规范批量生产油管。每年供应量约占需求量的40—50％，缺口较大。多数是小规格、低钢级和V型螺纹为主体。已逐渐不能满足深井、超深井和特殊情况采集的要求。研制生产高强度和特殊用途油管已势在必行。目前主要依靠进口。高强度(即高钢级)油管采用优质碳素钢、合金结构钢和特殊热处理法生产，必然会使工艺装备复杂、技术难度大、成本偏高。非调质钢(CT80)是由本公司结合35MnVN钢经试验研究研制而成改进型钢号。适用于生产制造高

4、强度油管。CT80钢由电炉冶炼、LF炉外精炼、VD脱气，连铸成∮300mm2方坯，连轧成Φ95mm管坯。2．非调质钢(CT80)的化学成份、力学性能、金相组织及物理参数2．1化学成份表1非调质钢CT80化学成分(％)(设定值)钢号CSiMnPSVNCT800.30/0.400.20/0.401.20/1.70≤0.030≤0.0300.10/0.20≤0.010注：CT80钢由本公司参考汽车零件用非调质钢研制而成，适用于生产高强度N80级油管。2．2化学性能表2非调质钢CT80力学性能（规定值）试样状态бb(Mpa)бs(Mpa)δ5(%)Ψ(%)Akv(J)HB热轧≥

5、840≥540≥16≥45≥50≥2562．3金相组织非调质钢CT80的金相组织：铁素体+珠光体+V（CN）化合物。122．4物理参数2．4.1临界点表3CT80的钢相转变点温度临界点Ac1Ac3Ar1Ar3温度（ºC）7358186407302．4.2弹性模数E=198000N/mm22．4.3膨胀系数α=1.54×10-6mm/mmºC(20~550ºC升温时)2．4.4脆性转变温度表4CT80钢脆性转变温度试验温度（ºC）200-20-40-60Akv(J)71.368.562.721.312.62．5CT80钢生产工艺参数2．5.1热加工（热轧）加热温度T=12

6、00~1250ºC开轧温度T=1160~1200ºC终轧温度T=1050~1100ºC2．5.2冷却方式：（轧后空冷或堆冷）2．5.3冷加工（冷拔）热处理温度T=760~1050ºC（依据钢管强度要求作适当选择调整）3．CT80钢的工艺特点3．1CT80钢化学成份中碳元素含量较低。碳和锰元素含量与37Mn5钢接近、并含有微量V、N元素。物理性能与37Mn5钢相似。因此，管坯加热制度及生产工艺规程可参照37Mn5钢研制设定。3．212该钢中含有C、N元素、经过轧制、拉拔和冷却过程，使碳化物或氮化物弥散析出。从而起到强化和晶粒细化作用，使材质的强度、硬度、冲击韧性等综合力学

7、性能得到明显提高。3．3该钢在冷拔过程（即冷加工）应变硬化程度低，有较好的可塑性，适宜于大变形量或连拔加工。既简化了拉拔工艺，又降低了成本。3．4CT80钢种适宜于控温、控冷和控制变形量等方法加工。使材质（管材）无需进行调质处理即可达到要求的性能。简化生产工艺，改善环保条件。4．高强度N80级油管生产技术条件。4．1化学成份：仅作S及P要求各≤0.030%4．2材质钢级：务必符合APISpec5CT规范+1.0%4．3尺寸精度；Dt±10%-0.2%；4．4长度：9.5m+0.2m4．5保证钢管单根重量偏差（+6.5%-3.5%）及内径尺