[发明专利]一种耐低温高强高韧油套管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种耐低温高强高韧油套管，其化学元素质量百分比为：C：0.08‑0.14％、Si：0.1‑0.4％、Mn：0.6‑1.3％、Cr：0.5‑1.5％、Mo：0.2‑0.5％、Ni：0.2‑0.5％、Nb：0.02‑0.05％、V：0‑0.1％、Al：0.01‑0.05％、Ca：0.0005‑0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种耐低温高强高韧油套管的制造方法，包括步骤：(1)冶炼和连铸；(2)穿孔和连轧；(3)热处理：控制奥氏体化温度为900‑930℃，保温30‑60min后淬火，然后在480‑600℃温度范围内回火，保温时间50‑80min；(4)热定径。

技术领域

本发明涉及一种油套管及其制造方法，尤其涉及一种耐低温高强高韧油套管及其制造方法。

背景技术

在特别的低温环境下使用的高钢级套管，裂纹的萌生和扩展通常都是沿管材的纵向进行。为了保证套管在低温环境下的安全使用，需要改善低温下套管的纵向冲击韧性，减小套管在低温条件下沿纵向开裂的倾向性，同时需要保证套管具有较高的机械强度和横向冲击韧性以及较低的韧脆转变温度。

现有技术中，公开号为“CN 101629476A”，公开日为2010年1月20日，名称为“耐-40～-80℃低温的高强高韧性石油套管”的中国专利文献中公开了一种耐-40～-80℃低温的高强高韧性石油套管，其C含量为0.16-0.35％，还配合有Cr、Mo、Ni元素以及V、Nb等微合金元素，常温下管材的屈服强度为1034～1172MPa；韧脆转变温度在-40℃～-80℃；在韧脆转变温度下夏比V型横向冲击功为50～80J，纵向冲击功为80～120J；平均晶粒度为8.5～10级。但其成分体系为中碳体系，其韧脆转变温度较高且在此温度下韧性较低。

公开号为“CN103160752A”，公开日为2013年6月19日，名称为“一种低温韧性优良的高强无缝钢管及其制造方法”的中国专利文献公开了一种低温韧性优良的高强无缝钢管及其制造方法，其强度级别达到125Ksi，但其成分中含有较高的Ni元素，成本较高。

鉴于此，期望获得一种耐低温高强高韧油套管，该油套管具有较好的低温韧性、较低的韧脆转变温度，并具有较高的机械强度，满足低温开采油田过程中对油套管的耐低温高强高韧性能的需求。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐低温高强高韧油套管，该油套管具有较好的低温韧性、较低的韧脆转变温度，并且具有较高的机械强度，满足低温开采油田过程中对油套管的耐低温高强高韧性能的需求。

为了实现上述目的，本发明提出了一种耐低温高强高韧油套管，其化学元素质量百分比为：

C：0.08-0.14％、Si：0.1-0.4％、Mn：0.6-1.3％、Cr：1-1.4％、Mo：0.2-0.5％、Ni：0.2-0.5％、Nb：0.02-0.05％、V：0-0.1％、Al：0.01-0.05％、Ca：0.0005-0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述的耐低温高强高韧油套管中的各化学元素的设计原理为：

C：C为碳化物形成元素，可以提高钢的强度，当含量低于0.08％时，会使淬透性降低，降低钢的强度和韧性。当含量高于0.14％时，会恶化钢的偏析，使得碳化物粗大，同时提高晶格畸变应力，造成钢的低温韧性显著降低，难以达到低温高强度高韧性的要求。因此，本案发明人将耐低温高强高韧油套管中的C含量限定在0.08-0.14％。

Si：Si固溶于铁素体可以提高钢的屈服强度。但Si含量不宜过高，太高会使钢的表面氧化皮变厚，影响冷却效果，导致钢的加工和韧性恶化。而当Si含量低于0.1％时，会降低脱氧剂的作用。因此，本案发明人将耐低温高强高韧油套管中的Si含量限定在0.1-0.4％。