[发明专利]具有高强度和高韧性石油套管及其制造方法

权利要求书

1、一种具有高强度和高韧性石油套管，套管钢种组成元素的重量配比为C：0.16～0.28％、Si：≤0.50％、Mn：0.30～1.10％、Cr：0.50～1.10％、Mo：0.60～0.95％、Al：0.015～0.060％、其中酸溶Als/Al≥0.80％、Ni＜0.60％、Cu：0.05％～0.25％、V：0.060～0.20％、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：0.0000％～0.005％，其余为铁。

2、轧制具有高强度和高韧性石油套管的制造方法，其步骤包括有：

①配料冶炼及管坯炼铸

按上述钢种组成元素重量成分为：

C：0.16～0.28％、Si：≤0.50％、Mn：0.30～1.10％、Cr：0.50～1.10％、Mo：0.60～0.95％、Al：0.015～0.060％、其中酸溶Als/Al≥0.80％、Ni＜0.60％、Cu：0.05％～0.25％、V：0.060～0.20％、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：0.0000％～0.005％，其余为铁；

在炼钢过程中：

采用废钢+高炉铁水的配料方案；铁水热装比例为30％~40％；

采用炉外精炼、真空脱气、氩气搅拌、顶渣控制及挡渣技术等纯净钢冶炼工艺，以降低气体含量，提高酸溶铝比率，尤其是降低O、H、N含量；

同时进行夹杂物变性的Ca处理；

采用长水口吹氩保护浇铸，利于减少钢水吸气和二次氧化，浇注时控制钢水过热度，温度控制为25℃～35℃；

控制铸坯冷却温度，使连铸坯矫直点的铸坯温度高于低塑性窗口的上限温度，温度为大于960℃，以避免铸坯表面裂纹的产生；

②钢管的穿孔和连轧

将上述的连铸坯冷却后在环形加热炉内加热，炉温为1250～1320℃，热定心温度1250～1240℃，热穿孔温度1230～1220℃，连轧温度1100～1050℃，定径温度850～910℃，冷却到室温，锯切，对制得成品钢管探伤；

为提高横向冲击韧性，减小材料各向异性，使连铸坯横截面积与成品钢管横截面积的比控制在4～8；

③热处理

3.1)采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为920℃±10℃，淬火介质为水，回火温度在600℃～650℃，采用空冷；石油套管热处理后，需经行矫直处理，热矫直温度在500℃～550℃之间，最后探伤；

3.2)或采用低温淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为870℃±10℃，淬火介质为水，回火温度在600℃～650℃，采用空冷；石油套管热处理后，需经行矫直处理，热矫直温度在500℃～550℃之间，最后探伤；

3.3)或采用靠近AC3高温一侧的亚温淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为850℃±10℃，淬火介质为水，回火温度在600℃～650℃，采用空冷；石油套管热处理后，需经行矫直处理，热矫直温度在500℃～550℃之间，最后探伤；

3.4)或采用淬火+低温淬火后再回火的热处理工艺，第一次淬火温度为900℃±10℃，淬火介质为水，第二次淬火温度为870℃±10℃，淬火介质为水，回火温度在600℃～650℃，采用空冷；石油套管热处理后，需经行矫直处理，热矫直温度在500℃～550℃之间，最后探伤；

经上述四种热处理工艺中的任意一种，使所述石油套管的力学性能达到的指标如下：

屈服强度：1100～1250MPa

抗拉强度：≥1150MPa

冲击韧性：纵向全尺寸夏比冲击功≥100J

横向全尺寸夏比冲击功≥90J

延伸率：≥16％

晶粒度≥7级。

3、根据权利要求2所述的轧制具有超高强度和高韧性石油套管的制造方法，其特征是：经上述步骤③热处理中的3.4)项所述的热处理工艺处理，使所述石油套管的力学性能达到的指标如下：

屈服强度：1100～1250MPa

抗拉强度：≥1150MPa

冲击韧性：纵向全尺寸夏比冲击功≥100J

横向全尺寸夏比冲击功≥100J

延伸率：≥16％

晶粒度≥9级。