專利名稱：一種釩合金化直縫電阻焊石油套管用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油套管用鋼熱軋板卷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種釩合金化直縫電 阻焊石油套管用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前石油套管主要有無縫鋼管和直縫電阻焊管兩種。直縫電阻焊管尺寸精度高， 價(jià)格比較低。近年來，直縫電阻焊管油井管的使用量已占油井管總量的30%左右。直縫電 阻焊管用鋼系低碳微合金化鋼經(jīng)TMCP軋制而成，具有良好的強(qiáng)韌性。J55級別油井套管用鋼已經(jīng)大批量生產(chǎn)，但目前大量生產(chǎn)的J55石油套管用微合 金鋼一般采用高鈦(Ti)或鈮(Nb)合金化配合微Ti處理改善強(qiáng)韌性和焊接性能。例如公 開號為CN 101033525A的專利《直縫焊石油套管用熱軋板帶鋼及其生產(chǎn)方法》，通過添加 0. 015% 0. 040%的Ti進(jìn)行微合金化。該專利由于采用單一 Ti元素進(jìn)行微合金化，因此 屈服強(qiáng)度偏低。考慮到制管后的包申格效應(yīng)導(dǎo)致屈服強(qiáng)度降低30MPa左右，一般鋼管制造 企業(yè)要求鋼板的屈服強(qiáng)度在400MPa以上。同時(shí)，由于采用較高的Ti微合金化，如果鋼中氮 (N)含量過高，將導(dǎo)致TiN顆粒在鋼液中析出，嚴(yán)重影響鋼管的韌性和使用安全性。因此該 專利要求鋼中的N含量不高于50ppm。工業(yè)化大批量穩(wěn)定生產(chǎn)該鋼存在一定難度。目前工業(yè)化生產(chǎn)中大多采用Nb微合金化配合微Ti處理的方法避免單一 Ti合金 化導(dǎo)致的上述弊端。但Nb微合金化鋼在實(shí)際生產(chǎn)中往往會帶來鑄坯角橫裂等問題，導(dǎo)致大 量板坯需要清理檢查甚至做切角處理才能保證鋼板(帶)表面無裂紋等缺陷。而且Nb合 金價(jià)格的高漲也導(dǎo)致合金成本大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種釩合金化直縫電阻焊石油套管用鋼及其制造方法。用 于制造屈服強(qiáng)度為380MPa級別的直縫電阻焊管。通過采用V微合金化配合微Ti處理的成 分設(shè)計(jì)，解決了 Nb微合金化帶來的鑄坯缺陷問題，也避免了單一 Ti合金化帶來的生產(chǎn)難度 大的問題，而且還降低了合金成本。一種V合金化直縫電阻焊石油套管用鋼，鋼的化學(xué)成分(熔煉分析)按重量百分 比為:C 0. 14 0. 21%,Si ( 0. 40%,Mn 0. 8 1. 4%,V 0. 015 0. 050%,Ti 0. 008 0. 020%, P彡0. 025%, S彡0. 008%, Alt 0. 015 0. 050%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。下面分別介紹各主要合金元素的作用C=O. 14 0.21%。C元素是鋼的主要固溶強(qiáng)化元素，并與鋼種微合金元素結(jié)合形 成析出相強(qiáng)化鋼基體。但C含量過高將惡化鋼的組織、焊接性能和沖擊性能。因此本發(fā)明 將C含量控制在較低的范圍，既發(fā)揮其強(qiáng)化作用，又不降低其韌性性能和使用性能。Mn :0. 8 1.4%。Mn元素為奧氏體形成元素，降低奧氏體-鐵素體相變點(diǎn)，細(xì)化 組織改善韌性，同時(shí)還有較明顯的固溶強(qiáng)化作用，含量過低無法保證鋼的強(qiáng)韌性能。但含量過高將導(dǎo)致明顯的偏析和組織惡化，影響韌性性能。V 0. 015 0. 050%。V元素為強(qiáng)碳化物形成元素，在鋼中以碳氮化釩的形式析出，
顯著提高鋼的強(qiáng)度。Ti 0. 008 0. 020%。Ti為強(qiáng)氮化物形成元素，高溫下TiN能有效釘扎奧氏體晶 界，抑制高溫下奧氏體晶粒粗化。過低的Ti導(dǎo)致TiN固溶溫度過低，無法有效阻止奧氏體 粗化。過高的Ti導(dǎo)致TiN在鋼液中析出并粗化，惡化鋼的沖擊韌性。本發(fā)明提供的制造方法包括冶煉_制坯_熱軋_層流冷卻_卷取步驟，控制如下 工藝參數(shù)。1、該石油套管用鋼經(jīng)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，并澆鑄成板坯，石油套管用鋼的化學(xué)成分 按重量百分比為:C 0. 14 0. 21%, Si ( 0. 40%, Mn 0. 8 1. 4%, V 0. 015 0. 050%, Ti 0. 008 0. 020%,P ^ 0. 025%,S ^ 0. 008%,Alt 0. 015 0. 050%，其余為鐵及不可
避免的雜質(zhì)元素。2、板坯經(jīng)1160 1250°C加熱后軋制成板帶，板帶的終軋溫度在800 900°C之間。3、軋后板帶經(jīng)層流冷卻至520 640°C卷取成板卷。按上述要求軋成的熱軋卷可以提供制造J55焊管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用V+微Ti合金化的成分設(shè)計(jì)，避免了單一 Ti合金化成分 體系導(dǎo)致的強(qiáng)度偏低和生產(chǎn)難度較大的問題，也避免了 Nb+微Ti合金化導(dǎo)致的鑄坯表面裂 紋等缺陷問題，同時(shí)成本得到一定降低，為該鋼的穩(wěn)定大批量低成本的生產(chǎn)提供了可行的 技術(shù)方案。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例見下表1 3。表1為試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分，將其按規(guī)定的熱軋工藝 軋制成卷，具體工藝參數(shù)見表2，力學(xué)性能見表3。由表3可以看出，采用本發(fā)明所述的成分 和工藝，生產(chǎn)的試驗(yàn)鋼的屈服強(qiáng)度全部在420MPa以上，強(qiáng)韌性能優(yōu)異，完全能夠滿足J55石 油套管的性能要求。表1試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分，wt. %
權(quán)利要求
一種釩合金化直縫電阻焊石油套管用鋼，其特征在于鋼的化學(xué)成分按重量百分比為C0.14～0.21％，Si≤0.40％，Mn0.8～1.4％，V0.015～0.050％，Ti0.008～0.020％，P≤0.025％，S≤0.008％，Alt0.015～0.050％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。
2.一種如權(quán)利要求1所述的石油套管用鋼的制造方法，包括冶煉_制坯_熱軋_層流 冷卻-卷取步驟，其特征在于，控制如下工藝參數(shù)a、該石油套管用鋼經(jīng)轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，并澆鑄成板坯，石油套管用鋼的化學(xué)成分按重 量百分比為C 0. 14 0. 21%，Si 彡 0. 40%, Mn 0. 8 1. 4%，V 0. 015 0. 050%, Ti 0. 008 0. 020%, P 彡 0. 025%, S 彡 0. 008%, Alt 0. 015 0. 050%，其余為鐵及不可避 免的雜質(zhì)元素；b、板坯經(jīng)1160 1250°C加熱后軋制成板帶，板帶的終軋溫度在800 900°C之間；c、軋后板帶經(jīng)層流冷卻至520 640°C卷取成板卷。
全文摘要
一種釩合金化直縫電阻焊石油套管用鋼及其制造方法，屬于石油套管用鋼熱軋板卷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。其中，鋼的化學(xué)成分按重量百分比為C0.14～0.21％，Si≤0.40％，Mn0.8～1.4％，V0.015～0.050％，Ti0.008～0.020％，P≤0.025％，S≤0.008％，Alt0.015～0.050％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。優(yōu)點(diǎn)在于，能夠大批量穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)低成本的J55級石油套管用鋼。
文檔編號C22C38/14GK101994057SQ20101056943
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者劉木剛, 孫大慶, 張宏艷, 張文能, 徐芳, 方圓, 朱立新, 李敏, 李波, 楊鐵城, 王文廣, 王松濤, 王自亭, 田志紅, 艾矯健, 趙運(yùn)堂, 陽代軍 申請人:首鋼總公司