一种用于开采高粘度原油的钢管及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油井钢管的生产领域，具体是一种用于开采高粘度原油的钢管及其生 产工艺。
【背景技术】
[0002] 世界高粘度油资源相当丰富，而可供开采的稀油资源越来越少，高粘度油将是未 来的重要能源，我国的胜利、辽河、新疆及中原油田有丰富的高粘度油资源，由于其粘度大， 所以采油难度很大，一般采用热力开采。
[0003] 我国主要为蒸汽吞吐法，利用注入蒸汽的热量使高粘度油温度升高，易于流动，便 于开采。开采过程中，钢管被固定在井筒中处于约束状态，不能自由膨胀和收缩，在注入高 温高压蒸汽阶段钢管由于受热膨胀和受约束而承受很大的压应力，停注采油时，由于降温 收缩松弛而承受很大的拉应力，钢管反复承受高的拉-压应力而极易损坏。
[0004] 目前国内开采高粘度油所用的钢管材质主要是Cr-M0钢，比如天津无缝钢管公司 设计开发的TPllOH (30CrMo)，但是成本较高。从经济的角度出发，开发出一种低钢级的性 价比良好的钢管。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种室温性能优良、高温强度高、热稳定性能、成本低的用 于开采高粘度原油的钢管及其生产工艺，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种用于开采高粘度原油的钢管及其生产工艺，按照质量百分数的成分包括： C :0· 16%-0· 23%、Si :0· 15%-0· 40%、Mn :0· 4%-0· 6%、P :彡 0· 010%、S :彡 0· 003%、Cr : 0· 7%-1· 2%、V :0· 05%-0· 12%、Al :0· 02-0. 06%、Ni :彡 0· 35%、Cu :彡 0· 30%、Ti :彡 0· 03%、 Mo 0. 12%、K 0. 15%，其余为Fe和不可避免杂质；不可避免的杂质包括：Sb、Bi、Pb、 As、Sn、0、H、N，其中：Sb 彡 0· 01%、Bi 彡 0· 01%、Pb 彡 0· 015%、As 彡 0· 015%、Sn 彡 0· 015%、 As+Sn+Pb+Sb+Bi 彡 0· 035%、0 彡 20ppm、H 彡 I. 5ppm、N 彡 IOOppm ;该钢管制造过程：转炉冶 炼、炉外精炼、真空脱气、连铸、钢坯加热、钢管轧制、调质处理、矫直。
[0007] 作为本发明进一步的方案：用于开采高粘度原油的钢管的制造过程具体包括如下 步骤： (1) 钢坯冶炼：铁水先经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂A1线，钢液温度 1615°C -1655°C时，进行VD炉真空处理，真空度56Pa-86Pa，真空前加入Si-Ca块，真空保 持时间45min-55min，采用这种方式冶炼保证了钢质的纯净度，钢液温度在1535°C -1585°C 时，连铸成圆管坯，冷却到室温； (2) 钢管轧制：圆管坯加热到1180°C -1250°C，穿孔前温度1150°C -1210°C，斜轧前温 度 980°C -1120°C，热定径前温度 720°C _850°C ; (3) 调质处理：淬火温度为880°C _930°C，加热时间为55min-75min，之后水冷。回火温 度为620°C -660°C，加热时间为95min-115min，之后空冷； (4)矫直：回火后趁温，在200°C _350°C时，将钢管矫直。
[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的钢管的室温性能：抗拉 强度彡655MPa，屈服强度560-650MPa，延伸率彡22% ;该钢管(TC的纵向全尺寸冲击性能 彡100J ;该钢管350°C的高温拉伸性能：抗拉强度彡600MPa，屈服强度彡370MPa，屈强比 < 0. 80。本发明生产的钢管，具有优良的室温性能，强度和韧性配合好，且具有高温强度高， 热稳定性能好的特点。成分中不刻意加入Mo、W等贵重元素，降低了成本，适合用于高粘度 原油的热采领域。
【具体实施方式】
[0009] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0010] 实施例1 本发明实施例中，规格为Φ 177. 8X9. 19耐热钢管按照质量百分数的成分为：C: 0. 18%, Si ：0. 20%, Mn ：0. 5%, P ：0. 010%, S ：0. 003%, Ni ：0. 08%, Cr ：1. 0%, Cu ：0. 03%, Al ： 0.035%、V :0.05%、Ti :0·03%、Μ〇 :0· 12%、W:0. 15%，其余为 Fe 和不可避免杂质。
[0011] 规格为Φ 177. 8X9. 19耐热钢管的杂质按照质量百分数的成分为： 不可避免的杂质包括：Sb、Bi、Pb、As、Sn、0、H、N，其中：Sb :0. 003%，Bi :0. 005%，Pb : 0· Oil%、As :0· 007%、Sn :0· 004%、0 :15ppm、H :I. lppm、N :45ppm。
[0012] 规格为Φ 177. 8X9. 19耐热钢管的制造过程包括以下步骤： (1)钢坯冶炼：钢水先经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂Al线，Al线的添加量为 2. 8Kg/T钢，钢液温度1635°C时，进行VD炉真空处理，真空度60Pa，真空前加入Si-Ca块， Si-Ca块的添加量为I. 2Kg/T钢，真空保持时间52min，钢液温度在1560°C时，连铸成圆管 坯，冷却到室温。
[0013] (2)钢管轧制：圆管坯加热到1220°C，穿孔前温度1200°C，斜轧前温度1050°C，热 定径前温度820 °C。
[0014] (3)调质处理：淬火温度为910°C，加热时间为55min，之后水冷。回火温度为 620°C，加热时间为95min，之后空冷。
[0015] (4)矫直：回火后趁温，在200°C _300°C时，将钢管矫直。
[0016] 规格为Φ 177. 8X9. 19耐热钢管调质处理后的性能如表1、表2所示。
[0017] 表1是常温性能和0°C的冲击性能
实施例2 本发明实施例中，规格为Φ201Χ22耐热钢管按照质量百分数的成分为： C ：0. 23%,Si ：0. 4%,Mn ：0. 6%,P ：0. 008%,S ：0. 002%,Ni ：0. 05%,Cr ：1. 2%,Cu ：0. 08%,Al ： 0· 05%、V :0· 09%、Ti :0· 01%、Mo :0· 05%、W :0· 05%，其余为 Fe 和不可避免杂质。
[0018] 规格为Φ 201 X 22耐热钢管的杂质按照质量百分数的成分为： 不可避免的杂质包括：Sb、Bi、Pb、As、Sn、0、H、N,其中：Sb :0. 001%，Bi :0. 003%，Pb : 0· 006%、As :0· 003%、Sn :0· 004%、0 :15ppm、H : I. 5ppm、N :80ppm。
[0019] 规格为Φ 201 X 22耐热钢管的制造过程包括以下步骤： (1)钢坯冶炼：钢水先经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂Al线，Al线的添加量为 2. 5Kg/T钢，钢液温度1625°C时，进行VD炉真空处理，真空度50Pa，真空前加入Si-Ca块， Si-Ca块的添加量为I. 2Kg/T钢，真空保持时间45min，钢液温度在1545°C时，连铸成圆管 坯，冷却到室温。
[0020] (2)钢管轧制：圆管坯加热到1220°C，穿孔前温度1180°C，斜轧前温度1100°C，热 定径前温度800 °C。
[0021] (3)调质处理：淬火温度为890°C，加热时间为60min，之后水冷。回火温度为 650°C，加热时间为115min，之后空冷。
[0022] (4)矫直：回火后趁温，在200°C _300°C时，将钢管矫直。
[0023] 规格为Φ 201 X 22耐热钢管调质处理后的性能： 表3是常温性能和0°C的冲击性能
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪 一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要 求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化 囊括在本发明内。
[0024] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种用于开采高粘度原油的钢管及其生产工艺，其特征在于，按照质量百分数的成 分包括：C :0? 16%-0. 23%、Si :0? 15%-0. 40%、Mn :0? 4%-0. 6%、P :彡 0? 010%、S :彡 0? 003%、Cr : 0? 7%-L 2%、V :0? 05%-0. 12%、Al :0? 02-0. 06%、Ni :彡 0? 35%、Cu :彡 0? 30%、Ti :彡 0? 03%、 Mo 0. 12%、K 0. 15%，其余为Fe和不可避免杂质；不可避免的杂质包括：Sb、Bi、Pb、 As、Sn、0、H、N，其中：Sb 彡 0? 01%、Bi 彡 0? 01%、Pb 彡 0? 015%、As 彡 0? 015%、Sn 彡 0? 015%、 As+Sn+Pb+Sb+Bi 彡 0? 035%、0 彡 20ppm、H 彡 I. 5ppm、N 彡 IOOppm ;该钢管制造过程包括：转 炉冶炼、炉外精炼、真空脱气、连铸、钢坯加热、钢管轧制、调质处理、矫直。2. 根据权利要求1所述的用于开采高粘度原油的钢管及其生产工艺，其特征在于，制 造过程具体包括如下步骤： (1) 钢坯冶炼：铁水先经转炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，并喂A1线，钢液温度 1615°C -1655°C时，进行VD炉真空处理，真空度56Pa-86Pa，真空前加入Si-Ca块，真空保持 时间45min-55min，钢液温度在1535°C -1585°C时，连铸成圆管坯，冷却到室温； (2) 钢管轧制：圆管坯加热到1180°C -1250°C，穿孔前温度1150°C -1210°C，斜轧前温 度 980°C -1120°C，热定径前温度 720°C _850°C ; (3) 调质处理：淬火温度为880°C _930°C，加热时间为55min-75min，之后水冷；回火温 度为620°C _660°C，加热时间为95min-115min，之后空冷； (4) 矫直：回火后趁温，在200°C _350°C时，将钢管矫直。
【专利摘要】本发明公开了一种用于开采高粘度原油的钢管及其生产工艺，按照质量百分数的成分包括：C：0.16%-0.23%、Si：0.15%-0.40%、Mn：0.4%-0.6%、P：≤0.010%、S：≤0.003%、Cr：0.7%-1.2%、V：0.05%-0.12%、Al：0.02-0.06%、Ni：≤0.35%、Cu：≤0.30%、Ti：≤0.03%、Mo：≤0.12%、W：≤0.15%，其余为Fe和不可避免杂质。该钢管制造过程：转炉冶炼、炉外精炼、真空脱气、连铸、钢坯加热、钢管轧制、调质处理、矫直。本发明制备的钢管具有优良的室温性能，强度和韧性配合好，且具有高温强度高，热稳定性能好的特点。成分中不刻意加入Mo、W等贵重元素，降低了成本，适合用于高粘度原油的热采领域。
【IPC分类】C21D8/10, C22C38/24, C22C33/04, C22C38/50, C22C38/28, C22C38/46
【公开号】CN104946992
【申请号】CN201510301892
【发明人】王锦永, 高杰
【申请人】邯郸新兴特种管材有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月5日