[发明专利]一种石油钻铤用无缝钢管材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻铤用无缝钢管材料及其制备方法，属于冶金材料领域。

背景技术

无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件。用于石油钻探行业的石油钻铤需要在几千米深的复杂地质状态下进行旋转，承载着很大的弯曲力和载荷变形，所以对石油钻铤用钢管的硬度、强度、韧性等力学性能要求很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬度高、强度高、冲击韧性好的石油钻铤用无缝钢管材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

    一种石油钻铤用无缝钢管材料，其化学成分的质量百分比为：C 0.3-0.6、Si 0.2-0.4、Mn 0.6-1.2、Cr 0.8-1.4、Ni 0.3-0.5、Cu 0.25-0.45、Zr 0.1-0.3、Mo 0.15-0.25、Ti 0.1-0.2、V 0.05-0.15、Gd 0.04-0.08、Sm 0.03-0.05、Ho 0.015-0.025、P≤0.03、S≤0.04，余量为Fe。

    一种石油钻铤用无缝钢管材料的制备方法，包括以下步骤：

    （1）按化学成分要求将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1535-1565℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1550-1580℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温30-40min，扒渣，然后调整温度至1580-1620℃，加入适量的硅铁和锰铁脱氧15-20min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1600-1650℃即可出钢，在出炉2-3min前往钢水中插入1-1.5kg/t钢的铝饼进行终脱氧；

    （2）钢水在钢水包内镇静3-5min后浇注，浇注温度为1560-1590℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1260-1320℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以150-200℃/h升温至320-360℃，保温4-8h，再以180-240℃/h升温至750-800℃，保温1-2h，然后以120-160℃/h降温至480-520℃，保温3-5h，再以80-120℃/h升温至710-740℃，保温2-3h，然后以150-200℃/h降温至340-380℃，保温4-6h，再以100-150℃/h升温至620-650℃，保温3-4h，然后以120-160℃/h降温至300-350℃，保温4-8h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1150-1200℃，终轧温度为920-940℃，然后张力减径，张力减径的温度为930-960℃；

    （3）将上述制得的管材进行热处理：以180-240℃/h升温至420-460℃，保温3-5h，再以150-200℃/h升温至815-845℃，保温1-2h，然后以100-150℃/h降温至610-630℃，保温3-4h，再以80-120℃/h降温至380-440℃，保温4-6h，然后以120-160℃/h升温至720-750℃，保温2-3h，再以100-150℃/h降温至420-460℃，保温3-5h，强风风冷至240-280℃，保温4-8h，然后放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以90-110℃/h升温至200-220℃，保温1-2h，再以55-65℃/h降温至90-100℃，保温2-4h，再以40-50℃/h升温至185-195℃，保温1-2h，空冷至室温后以40-50℃/h升温至85-95℃，保温3-5h，再以50-60℃/h升温至170-190℃，保温1-2h，空冷至室温；

    （4）将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。

    所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：石灰石15-20、白云石5-10、高岭土10-15、钾长石5-10、菱镁石4-8、铁矿渣8-12、莫来砂3-6；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨12-24h，烘干，850-880℃煅烧30-40min，冷却至室温，再放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1220-1240℃煅烧1-2h，水淬，湿法球磨12-24h，过100-150目筛，烘干即得。

本发明的有益效果：