专利名称：一种高抗挤sew石油套管及其制造方法
技术领域：
本发明属于高强度石油套管制造技术领域，具体涉及一种高抗挤SEW (hot stretch-reducing electric welding,热张力减径电阻焊)石油套管及其制造方法。
背景技术：
随着深井、超深井及高压油气井的增多，套管挤毁问题越来越引起人们的关注。各油田在深井、超深井或需要隔离岩盐层、软泥层等复杂地层的油气井中，地层运动产生的地应力会使套管挤毁变形。因此，需要考虑采用高抗挤套管。影响套管抗挤强度的因素很多， 如外径与壁厚比值、材料屈服强度、外径椭圆度、壁厚不均度、残余应力等。
发明内容
本发明解决的技术问题提供一种高抗挤SEW石油套管及其制造方法，满足油田对更高强度抗挤毁性能套管的需求，并大幅降低生产成本。本发明采用的技术方案(I)采用C-Mn钢为原料，不含合金元素，因此生产成本低。其化学成分的重量百分比为C 0. 24 O. 33 ；Si :0. 19 O. 28 ；Mn :1. 10 I. 30 ；P :彡 O. 020 ;S :彡 O. 008 ;余量
为Fe和不可避免的杂质。其中，C :为了提高可焊性及减少淬火开裂的敏感性，C的重量百分比含量不宜大于
0.34，但是C含量太低将有损材料的强度，故宜采用的C含量为O. 25 O. 33%。Si :固溶于铁素体以提高钢的屈服强度，但同时要损失塑性和韧性，故宜采用的 Si含量为O. 19 O. 28%。Mn:主要固溶于铁素体起强化作用，用来提高钢的淬透性，但含量太高时偏析严重，有损抗挤性能，故宜采用的Mn含量为I. 10 I. 30%。P :磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，影响钢的焊接性能，降低塑性，使冷弯性能变差，因此应严格控制P含量< O. 020%。S :硫是钢中有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性、韧性和耐腐蚀性，对焊接性能也不利，因此必须严格控制S含量< O. 008%。⑵制造方法I)按照所述原料化学成分配比采用转炉冶炼钢水，钢水经炉外精炼和真空脱气后，经TMCP工艺轧制成卷板；2)卷板通过冷弯成型工艺成型为直缝管状，并采用HFW焊接工艺对管状上的直缝进行焊接制成焊管，焊后即时进行内外毛刺剔除工序；3)采用中频感应加热方式对焊管进行整体加热至950 1050°C，然后以0.3
1.Om/s的速度进入热张力减径机组进行热轧减径，以消除焊缝同母材组织及力学性能的差异，同时可改变钢管管径与壁厚，得到所需要的钢管规格；4)对热张力减径管进行全管体调质热处理，淬火采用水淬工艺，淬火温度为9000C ±10°C，回火温度为 550°C ±30°C ；5)对经过全管体调质热处理后的管坯进行热矫直处理，热矫直温度为490°C 510。。；6)对经过热矫直处理后的管坯进行探伤后进入后处理工序。(3)所述套管的几何尺寸为外径公差-O. 25% D +0.75% D ;壁厚公差-5% t +5% t ;外径不圆度< O. 35% ;壁厚不均度< 1%。本发明具有的优点和效果I)本发明采用TMCP卷板为原材料，壁厚均匀，性能稳定；卷板经排辊冷弯成型并采用高频焊接为钢管，外径控制精确，不圆度小；壁厚均匀，有利于套管抗挤毁性能的提高。2)本发明通过对焊管进行热轧和张力减径，并通过调质处理，消除了焊缝同母材的组织及力学性能的差异，消除了焊接残余应力，大幅提升了管坯的抗挤毁及抗腐蚀性能。3)本发明比同规格、同重量的无缝钢管长5 10%，可降低万米进尺套管钢材用量5 10%，所以即便是在相同价格下，本发明无形中为用户节约了 5 10%的采购成本。4)本发明采用C-Mn钢为原料，未添加其它合金元素，因此生产工艺简单、生产成本低，具有重大的经济和社会效益。5)本发明抗挤性能大幅提高，经试验抗挤强度较API标准高出30%以上，较无缝钢管高出10%以上，生产成本较无缝钢管降低了 5 10%。
图Ia原始管焊缝试样组织效果图，
图Ib热张力减径管焊缝试样组织效果图，
图Ic热张力减径+调质处理管焊缝试样组织效果图， 图2a原始管焊缝沟槽腐蚀形貌，
图2b热张力减径管焊缝沟槽腐蚀形貌，
图2c热张力减径+调质处理管焊缝沟槽腐蚀形貌。
具体实施例方式实施例I :139. 7X8. 94mmBSG-80T 高抗挤 SEW(hot stretch-reducing electric welding,热张力减径电阻焊)套管制造方法。(I)原料成分(wt% ) C 0. 28 ；Si :0. 24 ；Mn :1. 27 ；P :0. 013 ；S :0. 0017 ;余量为 Fe和不可避免的杂质。(2)制造工艺I)按照所述原料成分配比采用转炉冶炼钢水，钢水经炉外精炼和真空脱气后，经 TMCP工艺轧制成卷板；2)卷板通过连续冷弯成型工艺成型为直缝管状，并采用高频焊接工艺(HFW)对管状上的直缝进行焊接制成焊管，焊后即时进行内外毛刺剔除工序；3)采用中频感应加热炉对去除内外毛刺的焊管进行整体连续加热至900 1050°C，加热速率 30 IOO0C /s。4)将加热至900 1050°C的SEW焊管以O. 3 I. Om/s的速度进入热张力减径机组进行热轧减径，以消除焊缝同母材组织及力学性能的差异，同时可改变钢管管径与壁厚， 得到所需要的钢管规格；5)对热张力减径管进行调质热处理，淬火采用水淬工艺，淬火温度为 9000C ±10°C，回火温度为550°C ± 10°C，保温时间为45min ;经调质处理后材料的机械性能可以达到如下技术指标屈服强度:745 760MPa ;抗拉强度855MPa ;延伸率26% ； 冲击功·》50J ;晶粒度> 10级。6)对调质管进行热矫直，热矫直温度为490 510°C，以确保最大限度消除残余应力，经切口法测定的残余应力小于llOMPa。7)对矫直管进行超声波探伤、管端磁粉探伤检测后进入后处理工序。(2)几何精度测量外径139. 81 140. 11，外径不圆度<0.35%，壁厚8.97 9. 03，壁厚不均度< 1%。(3)经测试其抗挤毁强度可达90. IMPa，而API规定值为65. 5MPa，抗挤强度超出标 }f 38% ο实施例2:Φ244·5X8·94mmBSG-80T高抗挤SEW(hot stretch-reducing electric welding，热张力减径电阻焊)石油套管制造方法。(I)原料成分(wt% ) C 0. 27 ；Si :0. 20 ；Mn :1. 19 ；P :0. 012 ；S :0. 0016 ;余量为 Fe和不可避免的杂质。(2)制造工艺I)按照所述原料成分配比采用转炉冶炼钢水，钢水经炉外精炼和真空脱气后，经 TMCP工艺轧制成卷板；2)卷板通过连续冷弯成型工艺成型为直缝管状，并采用高频焊接工艺对管状上的直缝进行焊接制成焊管，焊后即时进行内外毛刺剔除工序；3)采用中频感应加热方式，对去除内外毛刺的焊管进行整体连续加热，加热速率 30 100°C /s，使中频感应加热炉出口温度达到900 1050°C ；4)焊管以O. 3 I. Om/s的速度进入热张力减径机组进行热轧减径，以消除焊缝同母材组织及力学性能的差异，同时可改变钢管管径与壁厚，得到所需要的钢管规格；5)对热张力减径管进行调质热处理，淬火采用水淬工艺，淬火温度为 9000C ±10°C，回火温度为550°C ±20°C，保温时间为45min ;经调质热处理后材料的机械性能可以达到如下技术指标屈服强度720 745MPa ;抗拉强度彡828MPa ;延伸率 ^ 27.5% ;冲击功59J ;晶粒度:彡10级。6)对调质管进行热矫直，热矫直温度为490 510°C，以确保最大限度消除残余应力，经切口法测定的残余应力小于llOMPa。7)对矫直管进行超声波探伤、管端磁粉探伤检测后进入精整检验工序。8)精整检验工序管端螺纹加工、接箍预拧紧、全长通径、全管体水压试验、称重、 测长、连续喷漆等。(2)几何精度测量外径=244. 70 244. 96 ;外径不圆度<0. 35%;壁厚9. 03 9. 11 ;壁厚不均度··< 1%。(3)经测试其抗挤毁强度可达26. 9MPa，而API规定值为16. 3MPa，抗挤强度超出标准 65%。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
权利要求
1.一种高抗挤SEW石油套管，其特征在于所述套管化学成分以重量百分比计为C: O. 25 O. 33 ；Si 0. 19 O. 28 ；Mn :1. 10 I. 30 ；P S O. 020 ；S S O. 008 ;余量为 Fe 和不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的高抗挤SEW石油套管，其特征在于所述套管的几何尺寸为 外径公差-O. 25% D +0. 75% D ;壁厚公差-5% t +5% t ;外径不圆度< O. 35% ;壁厚不均度< 1%。
3.一种高抗挤SEW石油套管的制造方法，其特征在于(1)以TMCP工艺轧制的卷板为原料，其化学成分以重量百分比计为C0. 25 O. 33 ; Si 0. 19 O. 28 ；Mn :1. 10 I. 30 ;P :彡 O. 020 ；S O. 008 ;余量为 Fe 和不可避免的杂质；(2)卷板通过冷弯成型工艺成型为直缝管状，并采用HFW焊接工艺对管状上的直缝进行焊接制成焊管，焊后即时进行内外毛刺剔除工序；(3)采用中频感应加热方式对焊管进行整体加热至950 1050°C，然后以O.3 I. Om/ s的速度进入热张力减径机组进行热轧减径，以消除焊缝同母材的组织及力学性能差异，同时可改变钢管管径与壁厚，得到所需要的钢管规格；(4)对热张力减径管进行全管体调质热处理，淬火采用水淬工艺，淬火温度为 9000C ±10°C，回火温度为 550°C ±30°C ；(5)对经过全管体调质热处理后的管坯进行热矫直处理，热矫直温度为490°C 510。。；(6)对经过热矫直处理后的管坯进行探伤。
全文摘要
一种高抗挤SEW石油套管及其制造方法，所述套管化学成分以重量百分比计为C0.25～0.33；Si0.19～0.28；Mn1.10～1.30；P≤0.020；S≤0.008；余量为Fe和不可避免的杂质。所述套管的制造方法为(1)以TMCP工艺轧制的卷板为原料；(2)卷板通过冷弯成型并采用HFW焊接工艺进行焊接制成焊管；(3)焊管进入热张力减径机组进行热轧减径得到所需要的钢管规格；(4)全管体调质热处理；(5)热矫直处理；(6)探伤。本发明采用TMCP卷板为原材料，通过热轧和张力减径及调质处理，大幅提升了管坯的抗挤毁及抗腐蚀性能。经试验抗挤强度较API标准高出30％以上，较无缝钢管高出10％以上，生产成本较无缝钢管降低了5～10％。
文档编号C21D9/08GK102605235SQ20111042745
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者唐俊, 张锦刚, 张鹏, 李敬波, 毕宗岳, 王亮, 王军 申请人:宝鸡石油钢管有限责任公司