技术领域
[0001] 本
发明属于石油套管用
钢技术领域，涉及一种ERW(ERW，Electric Resistance Weld，电阻焊)套管及其制造方法，特别涉及API SPEC 5CT中钢级为M65石油套管及其制造方法，其
热轧态
钢带性能为J55，整管调质后性能为M65钢级。
背景技术
[0002] 石油套管是油田最常用的石油专用管材之一，用量大，花钱多，是油气田钻采作业中必不可少的施工材料，仅2010年就达到了250万吨。相对于
无缝管而言，ERW套管具有壁厚均匀、尺寸
精度高、射孔性能好、抗挤毁能
力强、成本低等显著优势，ERW套管受到生产厂家和油田用户的欢迎。研发出具有高附加值、不同级别直缝焊油层套管，提高市场竞争力，对节约采油成本，提高我国的石油开采
水平有着深远的意义。
[0003] API Spec 5CT规定：M65级钢管的
屈服强度在448-586MPa之间，
抗拉强度≥586MPa，伸长率≥22％；0℃时横向夏比冲击功≥20J，硬度HRC≤22。
[0004] 为实现高效率生产，可采用热连轧
轧制出强度略低的热轧钢带，然后进行ERW
焊接制管，再对整管进行
热处理，使钢管的最终性能满足M65水平。而且
焊缝和管体进行相同的热处理工艺，得到的最终组织相同，有效减轻焊缝与管体的组织、性能差异，消除残余
应力，提高钢管整体的
质量。
[0005] 在本发明之前，已有个别有关M65钢级ERW石油套管的文献或发明
专利，但采用低
碳低锰设计的M65级ERW石油套管报导很少，以下简单介绍与本发明较为接近的文献和专利：
[0006] 1)中国专利CN101921952A，一种石油套管用钢、电阻焊石油套管及其制造方法。成分中含C：0.19％-0.29％，Mn：1.0％-1.4％；整管调质热处理，回火650-690℃。该专利中C含量高，碳当量0.4-0.5，对冲击韧性和
焊接性不利；回火
温度高，耗用
能源大，且无法控制高温回火脆性。
[0007] 2)论文“K55的生产工艺特点及M65的开发”，成分中C：0.35％-0.36％，Si：0.23％-0.30％，Mn：1.40％-1.43％，V：0.05％-0.06％，S：0.012％-0.014％，P：
0.013％-0.015％。该论文公开的是无缝管M65，采用高碳高猛设计，且碳当量大于0.6，钢带焊接性和冲击韧性差，钢带无法头尾
对焊，只能单卷生产，生产效率低。
[0008] 以上公开的专利或文献中，均采用高碳高猛设计，钢带的焊接性和冲击韧性不良。均与本发明采用低碳含铬设计有明显不同之处。本发明的目的在于提供一种M65级电阻焊石油套管及其制造方法，特别是采用低碳含铬设计，焊接性和冲击性良好，热轧态为J55，整管调质热处理后性能为M65的直缝电阻焊(ERW)石油套管及其制造方法。
发明内容
[0009] 本发明公开一种M65级电阻焊石油套管及其制造方法，以解决目前直缝电阻焊石油套管M65生产存在的技术问题，例如：碳锰含量高，焊接性和冲击韧性差，具有高温回火脆性等问题。
[0010] 本发明的技术方案是这样的，其化学成分按重量百分比，配比如下：C：0.13％-0.17％，Si：0.15％-0.30％，Mn：0.80％-1.20％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Cr：0.30％-0.40％，Ti：0.010％-0.030％，Als：0.02％-0.05％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免杂质元素。
[0011] 为保证本发明钢带具有良好的冲击韧性；更有利于钢卷之间焊接，提高生产效率；整管进行调质热处理，保证管体和焊缝性能的一致，本发明碳当量限定在0.39-0.45。
[0012] C：与
现有技术相比，本方案C含量低，碳为碳化物形成元素，是保证强度的最有效元素，可以提高淬透性和热处理后性能
稳定性，保证高温长时间回火时材料强度，因此，碳含量不宜过低；但碳含量过高将影响产品的冲击韧性和焊接性能，本发明认为对M65石油套管用钢而言，碳控制在0.13％-0.17％较为适宜。
[0013] Si：可以起到固溶强化作用，但其含量过高会使钢的塑性和韧性降低，其最佳范围是0.15％-0.30％。
[0014] Mn：锰具有固溶强化作用，还能增加奥氏体稳定性，对提高淬透性也有利，有效保证钢的强度满足M65要求，同时锰对钢板的韧性影响不大。但锰含量过大，可增加
连铸坯的中心偏析倾向。本发明中，其最佳范围是0.80％-1.2％。
[0015] P：磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，应控制其含量≤0.020％。
[0016] S：硫是钢中有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，恶化焊接性能，为保证
钢水的高纯净度，应控制其含量≤0.008％。
[0017] Cr：铬可通过固溶强化和细晶强化来提高强度，弥补因C和Mn含量降低引起强度的下降。Cr是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是最细小的一种，它可均匀地分布在钢体积中，并且阻碍奥氏体
晶界的移动和奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒的作用，从而改善钢的回火脆性；Cr元素溶入奥氏体后增大
过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，提高钢的淬透性。但Cr含量过高会显著提高钢的脆性转变温度，降低伸长率，同时提高
合金成本，本发明合适的范围是0.30％-0.40％。
[0018] Ti：
钛是强的固氮元素，加入0.015％左右Ti时，可在
板坯连铸时形成高温稳定细小的TiN析出相，这种细小的TiN析出相可有效阻止连
铸坯在加热过程中奥氏体晶粒的长大，同时对改善钢焊接时热影响区的韧性有明显作用，对减轻回火脆性有利，合适的范围是0.010％-0.030％。
[0019] Als：
铝是常用的
脱氧剂，在钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，合适的范围是0.02％-0.05％。
[0020] N：固溶氮有钉扎位错的强烈作用，对韧性有不良影响，应控制其含量≤0.008％[0021] 为实现本发明目的，本发明采取如下生产工艺，它包括
铁水预处理、钢水
冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取、ERW制管和整管热处理。其特征是：
[0022] 1)冶炼连铸工艺：铁水预处理，转炉冶炼－经顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼、LF炉
脱硫处理及进行
钙处理以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能，板坯连铸制成连铸板坯－连铸采用
电磁搅拌或动态轻压下、以提高连铸板坯的质量。
[0023] 2)轧制工艺：连铸板坯经加热炉加热至1150-1200℃，随后经热连
轧机组轧制，终轧温度为780-840℃，轧后钢带以10-15℃/s的速度进行冷却，在570-640℃温度进行钢带卷取。
[0024] 3)钢带经过ERW机组进行高频/中频电阻焊制成钢管。
[0025] 4)整管调质热处理工艺：经ERW制管后，整管加热到890-930℃，保温30-50min，水淬；再把整管加热到520-620℃，保温60-80min，水冷回火，有效抑制高温回火脆性。
[0026] 5)调质后整管的组织为回火索氏体，屈服强度为515-550MPa，抗拉强度为620-660MPa，-10℃横向夏比冲击功(3个试样均值)Akv≥150J，硬度HRC≤22。
[0027] 本发明技术方案的优点及效果在于：1)低碳低锰设计，钢带冲击韧性良好；2)卷与卷之间焊接性好，实现多卷生产，效率高；3)整管进行调质热处理，保证了管体和焊缝性能的一致性；4)添加Ti合金结合快冷回火，有效降低高温回火脆性倾向，5)回火温度低，节省能源。
具体实施方式
[0028] 本发明其化学成分按重量百分比配比如下：C：0.13％-0.17％，Si：0.15％-0.30％，Mn：0.80％-1.20％，P：≤0.020％，S：≤0.008％，Cr：0.30％-0.40％，Ti：0.010％-0.030％，Als：0.02％-0.05％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免元素。
[0029] 本发明采取如下生产工艺，它包括铁水预处理、钢水冶炼、炉外精炼和板坯连铸、连铸坯再加热、轧制、冷却、卷取、ERW制管和整管热处理，具体工艺如下：
[0030] 1)冶炼连铸工艺：铁水预处理，转炉冶炼－经顶吹或顶底复合吹炼，炉外精炼、LF炉脱硫处理及进行钙处理以控制夹杂物形态和提高钢的延展性、韧性和冷弯性能，板坯连铸制成连铸板坯－连铸采用电磁搅拌或动态轻压下、以提高连铸板坯的质量。
[0031] 2)轧制工艺：连铸板坯经加热炉加热至1150-1200℃，随后经热连轧机组轧制，终轧温度为780-840℃，轧后钢带以10-15℃/s的速度进行冷却，在570-640℃温度进行钢带卷取。
[0032] 3)钢带经过ERW机组进行高频/中频电阻焊制成钢管。
[0033] 4)整管调质热处理工艺：经ERW制管后，整管加热到890-930℃，保温30-50min，水淬；再把整管加热到520-620℃，保温60-80min，水冷回火，有效抑制高温回火脆性。
[0034] 5)调质后整管的组织为回火索氏体，屈服强度为515-550MPa，抗拉强度为620-660MPa，-10℃横向夏比冲击功(3个试样均值)Akv≥150J，硬度HRC≤22。
[0035] 下面介绍本发明的几个最佳
实施例，以说明本发明的实施效果。
[0036] 试验钢化学成分见表1，加热、轧制冷却工艺见表2，热处理工艺见表3，调质态力学性能见表4。
[0037] 表1化学成分(wt，％)
[0038]实施例 C Si Mn P S Cr Ti Als N Ceq
1 0.13 0.21 1.17 0.012 0.002 0.35 0.012 0.034 0.0025 0.40
2 0.17 0.19 0.95 0.013 0.001 0.34 0.014 0.035 0.0030 0.40
3 0.17 0.25 0.84 0.010 0.004 0.39 0.021 0.022 0.0021 0.39
4 0.16 0.18 1.06 0.011 0.003 0.33 0.028 0.033 0.0034 0.40
5 0.15 0.22 1.14 0.011 0.002 0.36 0.015 0.028 0.0036 0.41
6 0.14 0.27 1.15 0.013 0.003 0.38 0.029 0.037 0.0025 0.41
[0039] 表2加热、轧制工艺和热轧态力学性能
[0040]
[0041] 表3调质工艺
[0042]
[0043] 表4调质态力学性能
[0044]
