专利名称：一种g级高韧性钻杆管体用无缝钢管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种G级高韧性钻杆管体用无缝钢管，属于冶金材料领域。
背景技术：
钻杆是钻孔工具中连接钻头、用以传递动力的杆件，是石油钻采工业中大量使用的重要零件，其性能的好坏直接关系到钻井作业的成功与否。近年来，随着油田勘探的发展，我国东部地区的勘探已向深层、海滩、浅海发展，西部的塔里木、吐哈等油田因大量出现深井、超深井和高压气井，地质情况以及腐蚀介质情况更复杂，随着钻井深度的增力口，以及海洋油气田开采力度的加大，对石油钻杆的内部质量、机械性能、使用寿命等提出了更高的要求。目前，API Spec 5DP标准中对钻杆管体的夏比吸收冲击功要求指标偏低(平均吸收冲击功彡43J、最低吸收冲击功彡38J，试验温度为21°C ±3°C，试样尺寸为IOmmX 7.5mmX 55mm, V型缺口纵向)，已远不能满足油田勘探深井、超深井、高压气井、热米井等恶劣环境作业中对高韧性钻杆的需求，因此，高韧性钻杆的开发将具有广阔的生产和市场前景。
发明内容
本发明的目的是基于以上技术背景，提供一种成分设计合理、在保证其屈服强度达到724MPa 93 IMPa之间、抗拉强度彡793MPa、伸长率彡16%的指标条件下，平均吸收冲击功彡100J、最低吸收冲击功彡100J (试验温度为21°C ±3°C ;试样尺寸为IOmmX 7.5mmX 55mm，纵向，V型缺口)，满足油田勘探深井、超深井、高压气井、热采井等恶劣环境作业中对高韧性钻杆的需 求的G级高韧性钻杆管体用无缝钢管。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种G级高韧性钻杆管体用无缝钢管，无缝钢管材料的质量百分化学成分为:C 0.20 0.30 ；Si 0.15 0.35 ；Mn 1.00 1.30 ；P ( 0.013 ；S ( 0.005 ；Cr 0.80
1.10 ；Mo 0.20 0.40 ；A1 ( 0.040 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.010 ；0 ( 0.002 ；N ( 0.006 ；H彡0.0002 ;其余为Fe和不可去除的痕量元素，质量百分数总计100%。该无缝钢管的生产方法是采用铁水和废钢做原料，经铁水预处理一顶底复吹转炉冶炼一LF炉外精炼一VD真空脱气一圆坯连铸，得到圆管坯，再经加热一穿孔一轧管一张减径或定径一冷床冷却一锯切一矫直一探伤一人工检查一测长、称重、喷标一入库，将圆坯热轧成无缝钢管，并对钢管全长进行880°C 920°C淬火加620°C 660°C回火的热处理调质后，制成高韧性钻杆管体用无缝钢管。上述化学成分中主要元素含量范围的设计依据是:C对碳素钢的组织及性能有很大的影响，是强度和硬度的首要控制元素。随着钢中碳含量的增加，钢的屈服强度、抗拉强度、硬度和脆性增大。综合考虑钻杆管体的强度和冲击韧性，C含量控制在0.20% 0.30%比较适宜。Cr的主要作用是提高钢的淬透性，使钢经淬火、回火后具有较好的综合力学性能。它能提高钢的强度、硬度和耐磨性，又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，但也会提高钢的脆性转变温度。因此，Cr含量控制在0.80% 1.10%为宜。Mo能细化晶粒，提高钢的淬透性和热强性，在高温时能使钢保持足够的强度和抗蠕变能力，能提高钢的机械性能，抑制合金钢的回火脆性，但由于Mo的价格较高，因此，综合考虑钢的性能和经济成本，Mo含量控制在0.20% 0.40%。P对绝大多数钢种来说是有害元素，钢中P含量高会引起钢的“冷脆”，降低钢的塑性和冲击韧性，使钢的焊接性能和冷弯性能变差。鉴于P对钢的不良影响，为了保证钻杆管体有良好的冲击韧性，对钢中的P要进行严格的规定和控制，使P < 0.013%，在炼钢工艺水平能达到的前提下尽量使p<0.010%OS对绝大多数钢种来说是有害元素，会造成钢的“热脆”性，降低钢的延展性和冲击韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。此外，S还会显著降低钢的焊接性能和耐腐蚀性，所以为了降低S的危害性，保证钻杆管体有良好的冲击韧性和焊接性能，要求钢中的S ( 0.005%,尽可能控制得越低越好。As、Sn、Pb、Sb、Bi对大多数钢种的性能有不良的影响，因此，常被称为钢中的“五害元素”。As含量较高时，钢的脆性增加、延伸率、断面收缩率及冲击韧性降低，并影响焊接性能。Sn可大大降低钢及合金的高温机械性能，对钢的加工性能也十分有害。Pb能使钢的塑性略有降低，使钢的冲击值有较大降低。Sb使钢的强度降低、脆性增加。Bi易偏析于晶间、相间，从而引起钢的脆性，降低钢的塑性和高温强度。因此，在成分设计时要求As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.010%,以保证钻杆管体具有最佳的强度和冲击韧性。本发明的有益效果是:在满足标准要求的屈服强度、抗拉强度和伸长率指标的同时，大大地提高了 G级钻杆管体的冲击韧性，从而改善了钻杆的使用安全性、延长了钻杆的使用寿命。
具体实施例方式各实例化学成分如表I所示。表I各实例化学成分(质量百分数/%)
实例 |C [Si [Mn[P is [Cr [Mo
实例 I 0.26 0.30 1.100.012 0.003 0.94 0.30
实例 2 0.25 0.27 1.150.009 0.003 0.95 0.31
实例 3 0.28 0.28 1.130.011 0.004 0.96 0.29
实例 4 0.29 0.28 1.090.011 0.004 0.97 0.27
实例 5 0.27 0.25 1.120.010 0.003 0.96 0.28注:表中各实例Al 彡 0.040% ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.010% ；0 ( 0.002%;N彡0.006% ；H ( 0.0002% ;其余为Fe和不可去除的痕量元素，质量百分数总计100%。
各实例钢管的力学性能如表2所示。
权利要求
1.一种G级高韧性钻杆管体用无缝钢管，其特征是:无缝钢管材料的质量百分化学成分为:C 0.20 0.30 ；Si 0.15 0.35 ；Mn 1.00 1.30 ;P 彡 0.013 ;S 彡 0.005 ；Cr 0.80 1.10 ；Mo 0.20 0.40 ；A1 ( 0.040 ；As+Sn+Pb+Sb+Bi ( 0.010 ；0 ( 0.002 ；N ( 0.006 ；H ^ 0.0002 ;其余为Fe和不可去除的痕量元素，质量百分数总计100% ;该无缝钢管的生产方法是采用铁水和废钢做原料，经铁水预处理一顶底复吹转炉冶炼一LF炉外精炼一VD真空脱气一圆坯连铸，得到圆管坯，再经加热一穿孔一轧管一张减径或定径一冷床冷却一锯切一矫直一探伤一人工检查一测长、称重、喷标一入库，将圆坯热轧成无缝钢管，并对钢管全长进行880°C 920°C淬火加620°C 660°C回火的热处理调质后，制成高韧性钻杆管体用无 缝钢管。
全文摘要
本发明涉及一种G级高韧性钻杆管体用无缝钢管，其特征是无缝钢管材料的质量百分化学成分为C0.20～0.30；Si0.15～0.35；Mn1.00～1.30；P≤0.013；S≤0.005；Cr0.80～1.10；Mo0.20～0.40；Al≤0.040；As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.010；O≤0.002；N≤0.006；H≤0.0002；其余为Fe和不可去除的痕量元素，质量百分数总计100%。其优点是在满足标准要求的屈服强度、抗拉强度和伸长率指标的同时，大大地提高了G级钻杆管体的冲击韧性，从而改善了钻杆的使用安全性、延长了钻杆的使用寿命。
文档编号C22C33/04GK103205646SQ20131012464
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者董珍, 何建中, 刘金, 贺景春, 姜海龙, 王金龙 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司