[发明专利]提高无缝钢管横向冲击韧性的方法

摘要

本发明提供一种提高无缝钢管横向冲击韧性的方法，该方法包括有以下步骤：管坯冶炼和连铸；钢管的穿孔和连轧；热处理；使石油套管的力学性能达到：屈服强度和抗拉强度：满足API SPEC 5CT的标准要求，冲击韧性：满足API SPEC 5CT的标准要求，同时横向全尺寸夏比冲击功与纵向全尺寸夏比冲击功的比值控制在0.75～0.90之间。本发明的效果是该方法当轧制比控制在12.8％～26％之间时，钢管的横向全尺寸夏比冲击功与纵向全尺寸夏比冲击功的比值也就控制在了0.75～0.90之间，钢管生产的轧制比降到15.9％，其横纵冲击比提高到0.89，这时横向冲击功提高到55J。

主权项

一种提高无缝钢管横向冲击韧性的方法，该方法适用于对横向冲击功要求高、承受高压的石油套管、油管、钻杆、螺杆钻具、气瓶管用的无缝钢管，所述无缝钢管组成元素的重量配比为C：0.22～0.50％、Si：≤0.50％、Mn：0.60～1.90％、Cr：≤1.50％、Mo：≤1.10％、Al：0.015～0.060％、Ni＜1.00％、V：＜0.15％，P≤0.015％，S≤0.005％，O≤0.004％，N≤0.013％，H≤0.0004％，其余为铁；该方法包括有以下步骤：①管坯冶炼和连铸：满足API SPEC 5CT标准的石油套管材料经过冶炼和精炼，然后连铸成横截面积为S1的连铸圆坯，在精炼过程中，通过真空脱气将钢水中残留的气体元素O、H、N含量降至O≤0.004％，N≤0.013％，H≤0.0004％；将易形成夹杂的P、S含量降低至0.015％和0.005％以下；真空脱气后再喂入CaSi丝进行夹杂物变性处理，使硫化物夹杂球化；将钢中非金属夹杂物A类、B类、C类和D类四类夹杂物级别总和控制在5级以下。②钢管的穿孔和连轧将上述的连铸圆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；根据成品石油套管的规格，计算该规格石油套管的横截面积S2，为提高横向冲击韧性，减小材料各向异性，应按照以下计算公式进行轧制变形控制：S2/S1≈12.8％～26％(1)上述计算公式(1)的含义，即，使成品钢管横截面积与连铸坯横截面积的比控制在12.8％～26％的范围来确定连铸圆坯的外径规格，使用中按以下计算公式(2)先计算成品钢管的横截面积S2：S2＝π×t×(OD2 t)(2)式中：OD2为钢管外径 t为钢管壁厚然后确定应当选择连铸圆坯的外径范围：按以下计算公式(3)，连铸圆坯的横截面积S1计算方法如下：S1＝π×(OD1/2)2(3)式中：OD1为连铸圆坯外径由公式(3)计算出OD1的表达式： OD 1 = 2 S 1 π - - - ( 4 ) 由公式(1)：S1＝S2/(12.8％～26％)，即S1＝(3.8～7.8)S2，代入公式(4)： OD 1 = 2 S 1 π = 2 ( 3.8 ~ 7.8 ) S 2 π = 2 ( 3.8 ~ 7.8 ) π ( OD 2 - t ) t π = 2 ( 3.8 ~ 7.8 ) t ( OD 2 - t ) 即： OD 1 = 2 ( 3.8 ~ 7.8 ) t ( OD 2 - t ) - - - ( 5 ) ③热处理1)采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为AC3+30～50℃，淬火介质为水，回火温度在580℃～680℃，采用空冷；石油套管热处理后，需经热矫直处理，以避免产生大的残余应力，热矫直温度应控制在500℃～550℃之间，最后探伤；2)或采用亚温淬火，淬火温度为靠近两相区高温端，即温度范围AC3 15℃～AC3 20℃，淬火介质为水，淬火后再进行回火热处理，回火温度在560℃～680℃，回火后再空冷；石油套管热处理后，需经不低于400℃的热矫直处理，最后探伤；经上述二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：屈服强度和抗拉强度：满足API SPEC 5CT的标准要求；冲击韧性：满足API SPEC 5CT的标准要求，同时横向全尺寸夏比冲击功与纵向全尺寸夏比冲击功的比值控制在0.75～0.90之间。