一种高频焊j55套管用钢、套管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种钢种，尤其设及一种套管用钢种及相关的套管和制造方法。
【背景技术】
[0002] 根据API的标准，石油套管包括无缝钢管和焊接套管两种类型。相较于无缝钢管 来说，焊接套管的最显著优点是壁厚尺寸精度高，并且具有高抗挤毁性，此外焊接套管还具 有制造流程短、生产效率高、规格范围宽、节能环保性好、生产成本低，产品性价比高等诸多 优势。因此，国际上通常W高频焊管来替代无缝钢管。目前，国内的油田也在逐步地采取该 种做法。其中，J55钢级较之于其它钢级的套管，是规格最多、用量最多且使用最广泛的一 个钢级。
[0003] 高频焊（HFW) J55纵剖料套管的一般生产工艺流程为：炼钢-连铸-热轴-钢卷 纵剖-钢带剪切对焊-锐边-成型-高频焊接-超声波探伤-中频焊缝热处理-空冷/水 冷-定径-飞银-水压/通径-超声波探伤-外观尺寸检查-磁粉探伤-管加工-喷涂/ 标记-入库。
[0004] 高频焊是一种通过高频电流的集肤效应和临近效应把管巧边缘加热烙化后并施 W挤压而锻合的焊接方法。与其它的焊接方法相比较，其最大的特点在于：无金属填充 物（例如，焊丝）。为此，在焊接工艺稳定的情况下，焊接质量很大程度地取决于钢带质 量。例如，一种现有的高频焊机组J55套管，其化学元素成分的质量比含量（wt. % )为；C : 0. 24-0. 28, Si ;0. 15-0. 30, Mn ;1. 00-1. 20, P《0. 015, S《0. 005, Ca ;0. 0010-0. 0045% ; A1《0. 004,余量为化和其他不可避免的杂质。将该板巧热轴成钢带，钢带沿中屯、线纵剖 而成，由于热轴钢带存在着成份偏析，并且二分之一部位处的偏析最严重，制管后中屯、偏析 带位于焊缝处，因此在经焊缝正火热处理后，如图1所示，该套管在焊缝热影响区偏析带上 有条状马氏体存在。然而，根据API的标准，并不允许焊接套管存在着未回火的马氏体，故 对于上述该种套管还需要通过额外的整管热处理来消除马氏体，从而增加了生产成本。
[0005][0006]
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种高频焊J55套管用钢，其具有较高的屈服强度和抗拉 强度，较好的初性，适合用来制造焊接套管。
[000引为了实现上述目的，本发明提出了一种高频焊J55套管用钢，其化学元素质量百 分比含量为：
[0009] C ；0. 13-0. 18% ；
[0010] Si ；0. 15-0. 25% ；
[0011] Mn ；0. 60-1. 00% ；
[001引 P《0.015%;
[001 引 S《0.005%;
[0014] Nb ；0. 008-0. 020% ；
[00巧]Ca ;0. 0010-0. 0045% ;
[0016] A1 ；0. 010-0. 040% ；
[0017] N《0.008%;
[0018] 其余为化和不可避免杂质。
[0019] 本发明所述的高频焊J55套管用钢中的各化学元素的设计原理为：
[0020] C ;C可W显著提高钢的强度。然而，当C含量过高时，会提高碳当量，降低钢的焊 接性能，并加剧碳的偏析，从而导致焊缝经正火热处理后在热影响区偏析带上出现马氏体， 因此，本发明的高频焊J55套管用钢中的C含量控制得相对较低，其为0. 13-0. 18wt. %。
[0021] Si ;Si可固溶于铁素体用W提高钢材的屈服强度，但该样就会同时损失材料的 塑性和初性。基于此，本发明所述的高频焊J55套管用钢中的Si的质量百分比含量为 0. 15-0. 25wt. %。
[002引 Mn ;Mn元素主要固溶于铁素体中W提高材料的强度。不过，太高含量的Mn会引起 钢中组织的严重偏析，影响材料的焊接性能，并经焊缝正火热处理后在热影响区偏析带上 出现马氏体，故而将本发明的高频焊J55套管用钢中的Mn含量为0. 60-1. OOwt. %。
[002引 Nb ;在热轴时Nb可W推迟奥氏体再结晶而达到细化晶粒的作用，在随后焊接重结 晶及再加热的过程中，Nb还可W阻碍奥氏体晶粒长大，析出的第二相质点Nb(C、脚产生的 沉淀强化则有利于提高焊缝的强度性能，通常可W提高50-100Mpa左右。为此，本发明的技 术方案中的Nb的含量为0. 008-0. 020wt. %。
[0024] Ca ;化能够净化钢液，促使MnS球化，从而去除钢中的S杂质，W提高钢材的综合 性能。然而，含量太高的化容易令钢中形成粗大的非金属夹杂物，因而本发明的高频焊巧5 套管用钢中的化元素需要控制为0. 0010-0. 〇〇45wt. %。
[0025] A1 ;A1是脱氧固氮元素，其与N元素所形成的A1N可W起到细化奥氏体晶粒的作 用，该样有利于提高材料的焊缝性能。为此，本发明所述的高频焊J55套管用钢中的A1的 质量百分比含量为0. 010-0. 040wt. %。
[0026] S、P和N元素是本技术方案中的杂质元素，其含量应控制尽可能地低。
[0027] 较之于现有的套管用钢，本发明中的C和Mn元素的含量相对较低，即本技术方案 通过降碳、降铺来减轻钢带的中屯、偏析，从而使得焊接套管经在线正火热处理后焊缝热影 响区内不存在马氏体微观组织。另外，本技术方案通过加入微量的Nb来补偿因降碳、降铺 而引起的材料强度的损失，改善焊接套管加工的工艺性能并防止焊接套管的粘扣。
[002引进一步地，本发明所述的高频焊J55套管用钢中的C、Mn、Nb和Si还满足；碳当量 CE = (C+Mn/6+Nb/5+Si/24)《0. 40%，W进一步保证材料的焊接性。
[0029] 进一步地，本发明所述的高频焊J55套管用钢的微观组织为铁素体+珠光体。
[0030] 更进一步地，上述高频焊J55套管用钢中的铁素体+珠光体的基体上具有析出的 第二相，第二相的质点为Nb (C、脚。
[0031] 本发明的另一目的在于提供一种高频焊J55套管，该高频焊J55套管的管体和焊 缝热影响区均不具有马氏体，从而减少了整管热处理步骤，降低了生产制造成本。另外，该 高频焊J55套管具有较高的强度和良好的初性。
[0032] 本发明所述的高频焊J55套管由上文所提及的高频焊J55套管用钢制成，其焊缝 热影响区的微观组织为铁素体+珠光体。
[0033] 更进一步地，本发