一种油气开采用马氏体不锈钢无缝钢管及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油气开采用马氏体不锈钢无缝钢管及其制造方法，属于钢管制造技术领域。
【背景技术】
[0002]随油气开采环境的的日趋恶劣，“三高”(高温、高压、高腐蚀)油气井也逐渐增多，其中腐蚀环境为二氧化碳和氯离子综合作用的“三高”油气井对材料的需求也更严格，既要求高强度，还要求耐腐蚀。普碳钢和合金钢的使用已经无法满足使用要求，不锈钢及其耐蚀合金已经广泛应用于油井管。实践证明，马氏体不锈钢能满足高强度、高韧性、耐腐蚀的要求。然传统的API系列的马氏体不锈钢强度较低，屈服强度在565-655MPa间，日本住友公司生产的超级马氏体不锈钢价格高，交货期长。因此，需要一种提升材料强度的马氏体不锈钢无缝钢管产品。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种高强度、高韧性、耐腐蚀的马氏体不锈钢无缝钢管及其制造方法。
[0004]本发明提供了一种油气开采用马氏体不锈钢无缝钢管，包括下列重量百分比的原料:0.20% 彡 C 彡 0.60%，Si 彡 1.00%，Mn 彡 1.00%，12.0% ^ Cr ^ 14.0%，S 彡 0.01%，P ^ 0.02%，Ni ( 0.60%，其余为铁及不可避免的杂质。
[0005]本发明采用转炉、电炉等常规手段加氩氧炉(AOD)或真空炉(VOD)精炼手段，用连铸或模铸开坯的方式生产成坯料；将坯料锻造成适合的圆钢尺寸后，用挤压的方式一次成型制成无缝钢管。
[0006]本发明提供了一种油气开采用马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法，包括以下过程:
预处理铁水一转炉或电炉一AOD或VOD —连铸或模铸一开坯一轧制或锻造一管坯准备(钻孔、倒角)一热挤压一空冷一调质一矫直一切头一喷丸一探伤一称重一喷标一包装，具体步骤为:
1、冶炼
预处理后的铁水经过转炉或电炉冶炼与AOD或VOD精炼后，钢水成分百分数达到下述要求即可出钢:
0.20% 彡 C 彡 0.60%，Si 彡 1.00%，Mn 彡 1.00%，12.0% ^ Cr ^ 14.0%，S 彡 0.01%，P ^ 0.02%，Ni ( 0.60%，其余为铁及不可避免的杂质；
2、浇注钢坯
将上述钢水连铸或模铸成钢坯；
3、钢坯热加工
①加热将钢坯加热，均热温度为1100-1200°C，加热时间根据钢坯厚度计算，取l-2min/mm，均热时间为30-60min，确保钢坯烧透、均匀；
②轧制或锻造实心管坯
轧制或锻造实心管坯时，开轧或开锻的温度为1050-1150°C，终轧或终锻温度为900-1000°C，锻造完成后空冷至室温；
4、管坯准备
管坯准备包括锯切、深钻孔、倒角三个工序:锯切是根据钢管的尺寸要求进行切分；深钻孔是将切分后的管坯进行中心钻孔，孔径通常为40-100mm ;倒角是将钻孔后的管坯进行两端倒棱，避免尖锐的棱部影响后续生产；
5、热挤压
①管坯预热:首先进行管坯预热，通常预热温度为600-1000°C，预热时间为管坯直径X (l_2)min，确保预热均匀；
②工频感应炉加热:预热后进入工频感应炉加热，加热的温度为1100-1150°C，保温时间为l_5min，确保感应加热后温度差在20°C以内；
③扩孔:感应加热完毕，管坯送至扩孔机进行扩孔，扩孔的尺寸随成品钢管的尺寸而定，扩孔前在管坯内外表面均需进行玻璃粉润滑；
④二次感应炉加热:扩孔后再进行工频感应加热，加热温度较扩孔温度要高，为热挤压做准备，二次感应加热的温度为1150-1200°C之间；
⑤热挤压:二次感应加热完毕，管坯进行内外表面玻璃粉润滑后送至挤压机挤压筒内进行挤压，选取与成品尺寸相适应的工模具(包括挤压针、挤压模、挤压垫等)，并进行挤压速度设定，通常为100-300mm/S，而后即可进行挤压制成无缝钢管；挤压完毕后空冷至室温;
6、调质
正火的温度为950-1050°C，回火温度在600-700°C之间，保温时间依据钢管壁厚而定；正火温度过高，容易晶粒粗大，强度偏低；回火温度过高，会造成回火马氏体球化，强度也容易偏低；因此，要达到高强度、高韧性的要求需严格执行调质工艺；
7、精整
调质完毕，执行精整工序:矫直、切头、喷丸、探伤、喷标、包装后即可发货。
[0007]按上述步骤生产，可以生产屈服强度在650_750MPa，抗拉强度彡800MPa，延伸率^ 20%，室温冲击多30J的高韧性、高强度、耐腐蚀的马氏体不锈钢无缝钢管。
[0008]本发明在挤压完成后，应及时进行调质处理:正火的温度为950-1050°C，保温时间依据钢管壁厚而定，通常为壁厚X (2-3)分钟，正火后空冷至室温。回火温度在600-700°C之间，回火时间为壁厚X (2-5)分钟，回火后空冷至室温。
[0009]本发明的有益效果:
通过提高碳元素含量，将材料的强度进行了相应的提升，克服了普通API系马氏体不锈钢强度低的缺点。
[0010]通过一次成型的挤压方式，克服了高碳马氏体不锈钢无缝钢管不易热轧的工艺难题，创新了高碳马氏体不锈钢管的的生产工艺。
[0011]通过本发明，可以生产屈服强度在650-750MPa，抗拉强度彡800MPa，延伸率 ^ 20%，室温冲击多30J的高韧性、高强度、耐腐蚀的马氏体不锈钢无缝钢管。
【具体实施方式】
[0012]下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0013]实施例1:马氏体不锈钢无缝钢管的制造方法:
本实施例钢组分的质量百分比为:
C 0.26 ；Si 0.34 ；Mn 0.58 ；P 0.020 ；S 0.001 ；Cr 13.5 ;其余为 Fe 及不可避免的微量杂质。
[0014]目标规格为Φ 165 X 25 X 4000mm，具体包括以下步骤:
1、冶炼
预处理后的铁水经过K-OBM-S转炉冶炼与VOD炉精炼后，钢水的成分质量百分比达到下述要求即可出钢:
C 0.26 ；Si 0.34 ；Mn 0.58 ；P 0.020 ；S 0.001 ；Cr 13.5 ;其余为 Fe 及不可避免的微量杂质。
[0015]2、浇注钢坯
采用8.4吨的锭模，将上述钢水模铸成方锭，上口边长800mm，下口边长670mm，锥度13%的钢坯。
[0016]3、热轧钢坯
a加热
将钢坯加热，均热温度为1150°C，加热时间为500min，均热时间为45min，确保钢坯烧透、均匀。
[0017]b锻造实心管坯
锻造实心管坯时，开锻的温度为1130°C，终锻温度为970°C。将钢坯锻造成Φ290πιπι圆管坯，锻造完成后空冷至室温。
[0018]4、管坯准备
将锻造完成的长管坯锯切为850_/支的短管坯，切分后中间加工通孔60_，两端倒角为 R25mm。
[0019]5、热挤压
首先进行管坯预热，预热温度为850°C，预热时间为300min，确保预热均匀。预热后进入工频感应炉加热，加热的温度为1120°C，保温时间为2min，感应加热后温度差为12°C。感应加热完毕，管坯送至扩孔机进行扩孔，扩孔锥尺寸为?125mm，扩孔前管坯内外表面进行玻璃粉润滑；扩孔后再进行工频感应加热，二次感应加热温度为1180°C ;管坯内外表面进行玻璃粉润滑后送至挤压机挤压筒内进行挤压，挤压针尺寸Φ 115mm，挤压模尺寸为Φ 165mm