一種合金結構鋼的製作方法
2023-05-26 18:26:26
專利名稱：一種合金結構鋼的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種合金結構鋼，特別涉及一種適用製造隔熱油管用的合金結構鋼。
背景技術：
隔熱油管又稱隔熱雙層管，是油井管中專用技術油管，是油井應用熱採技術主要
管材之一。熱採技術隨著石油工業技術而發展，它對低壓井，稠油井，老油井以及低溫地帶油 井穩定和提高日產量最有效方法之一。已被廣泛應用和推廣。尤其稠油井含有較高比例的 石蠟和浙青的原油，特點是比重大，粘度高，流動性差的重質油。以及一些老油井，由於採掘 時間長，油層壓力低，原油流動性差，採掘十分困難，為了保證油井的日產量穩定或提高，必 須推廣應用熱採技術來增加採掘量。由於熱採技術的迅速發展，使昔日被稱為「地下僵龍」 的高粘度稠油躍出地面成為十分重要的石化原料。隨著稠油開採的不斷增加，熱採技術得到迅速發展，相應隔熱油管(即隔熱雙層 管)的需求量大大增加。熱採技術的原理主要利用特製的隔熱油管向地下稠油層注入高溫高壓蒸汽。使 它在油層裡停留7 15天時間，從而達到軟化原油作用、提高原油溫度、降低粘度、增加流 動性，使原油增強自噴能力或藉助於抽油機增加採集能力的技術。隔熱油管由兩層鋼管組成。外層管又稱外套管，內層管又稱內襯管。在內外層管 之間填補絕熱材料(如耐高溫玻璃纖維、鋁箔、矽酸鹽等多層包紮而成)，同時將夾層間抽 成真空或注入惰性氣體(He或Ar)增加絕熱性能。由於隔熱油管的工況條件，必須採用高強度材質管制造而成。尤其內層襯管承受 高溫高壓(溫度T彡380°C，壓力P彡36MPa)，因此，必需採用強度達到N80級，外層套管處 於常溫下工作，一般可應用強度J55級即可，也可採用與內襯管同等強度鋼。隔熱油管的外套管和內襯管之間保持一定間隙，在製造時內襯管兩端必須進行加 厚再擴徑加工，內襯管務必有良好的加工工藝性能。內外管的連接應用焊接方法，內外管需 具有良好的焊接性能(一般可用材質的碳當量Ce來控制)。隔熱油管工作條件十分惡劣。外層套管承受溫度和壓力與工作現場等同。然而內 層襯管除承受輸送高溫高壓蒸汽外，由於內外管溫度和壓力差懸殊，產生應力特別嚴重，使 整個管體處於複雜應力作用下，往往使整個管體產生彎曲、扭轉或焊縫產生裂紋、開裂等缺 陷出現。尤其內外管端連接處由於焊接產生熱影響區，迫使該部分材質的可塑性降低，即使 採取退火或回火處理，亦很難達到正常狀態。容易成為裂紋、開裂等缺陷的埋伏區。依據隔熱油管應用特點和生產製造，管體材質一般選用優質低合金結構鋼。用熱 軋無縫管方法製成管體(平端)，用調質處理提高鋼的強度。尤其內襯管強度務必達到N80 級要求。日本和美國的內外管是應用25Mn2鋼製管。其內襯管應用水作淬火劑淬火，再經 回火處理而成(金相組織為回火索氏體)。而德國和我國某些廠家則選用25CrMo鋼製管， 用油作淬火劑淬火，加回火處理而成。這兩種調質處理方法的共同點工藝裝備複雜、投資大、技術水平高、操作難度大、合格率低、成本高，迫使成品價格昂貴。
發明內容
本發明的目的是提供一種合金結構鋼，利用該合金結構鋼製造隔熱油管的外套管 和內襯管，加工工藝簡單，提高隔熱油管的外套管和內襯管的焊接性能。為解決上述技術問題，本發明合金結構鋼的化學成份按重量百分比計量，C為
0.24 % -0. 32 %，Mn 為 1. 50 % -1. 80 %，Si 為 0. 40 % -0. 60 %，P 為彡 0. 025 %，S 為 ≤0. 015%, Cr 為≤ 0. 15%, Ni 為≤ 0. 20%, V 為 0. 06% -0. 15%, Cu 為≤ 0. 20%, A1 為 ^ 0. 02%，餘量為Fe及不可避免的夾雜；碳當量Ce ≤0. 58%。合金結構鋼生產隔熱油管的加工工藝步驟是(1)對經檢驗合格的管坯進行下料；(2)對管坯進行加溫，加熱溫度為1200-1240°C ；(3)在熱定心下進行穿孔；(4)對管料進行打頭處理；(5)對管料進行退火處理；(6)對管料進行酸洗；(7)對管料進行磷化皂化處理；(8)對管料進行冷拔處理；(9)對冷拔後的管料再次進行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔處理，直至鋼管尺寸符 合設計要求；(10)對管料進行正火熱處理，正火溫度為900-940°C ；(11)對管料進行矯直和切頭尾；(12)對管料進行理化檢驗和無損檢測，鋼管的金相組織應為鐵素體和珠光體，不 得有魏氏組織存在。利用本發明合金結構鋼生產隔熱油管，加工工藝中無須調質處理，而只需正火熱 處理，工藝裝備簡單，操作簡便，性能穩定，合格率高；內襯管和外套管採用同種材質、同一 種工藝方法，獲得相同的機械性能、工藝性能和金相組織，這對內襯管兩端加厚和擴徑、內 外管焊接創造有利條件，焊接性能良好，焊縫熱影響區應力敏感性不明顯，能夠提高隔熱油 管的使用壽命。
附圖為本發明的生產工藝流程圖
具體實施例方式本發明合金結構鋼的化學成份按重量百分比計量，C:0. 24% -0. 32%, Mn
1.50 % -1. 80%, Si 0. 40 % -0. 60 %, P ≤ 0. 025 %, S ≤ 0. 015%, Cr ≤ 0. 15 %, Ni ≤ 0. 20%, V 0. 06% -0. 15%, Cu ≤ 0. 20%, A1 ≤ 0. 02，餘量為 Fe 及不可避免的夾雜； 該鋼同時還滿足碳當量Ce(% )≤0.58。微量元素Cu+As+Sn+Cr+Ni≤ 0. 35%
合金結構鋼的冶煉方法電爐(EF+LF+VD)加爐外精煉法冶煉而成。鋼的低倍組織試片上不得有肉眼可見的白點、殘餘縮孔、分層、裂紋、氣泡、夾雜、 翻皮等缺陷存在。允許的低倍組織；一般疏鬆，中心疏鬆和偏析等各不大於1. 5級。鋼的非金屬夾雜物按GB10561規定，合格級別按ISO評級圖評級
權利要求
一種合金結構鋼，其特徵在於該鋼的化學成份按重量百分比計量，C為0.24％ 0.32％，Mn為1.50％ 1.80％，Si為0.40％ 0.60％，P為≤0.025％，S為≤0.015％，Cr為≤0.15％，Ni為≤0.20％，V為0.06％ 0.15％，Cu為≤0.20％，Al為≤0.02％，餘量為Fe及不可避免的夾雜；碳當量Ce≤0.58％。
2.根據權利要求1所述的合金結構鋼，其特徵在於微量元素CU、As、SnCr和Ni的重 量百分比的總和≤0. 35%。
全文摘要
本發明合金結構鋼的化學成份按重量百分比計量，C為0.24％-0.32％，Mn為1.50％-1.80％，Si為0.40％-0.60％，P為≤0.025％，S為≤0.015％，Cr為≤0.15％，Ni為≤0.20％，V為0.06％-0.15％，Cu為≤0.20％，Al為≤0.02％，餘量為Fe及不可避免的夾雜；碳當量Ce≤0.58％。利用該合金結構鋼製造隔熱油管的外套管和內襯管，無須調質處理，僅須正火處理，加工工藝簡單，產品性能好，質量穩定。
文檔編號C22C38/16GK101988175SQ20091018362
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者俞傳山, 徐寶順, 王尚林, 顏雲峰 申請人:揚州龍川鋼管有限公司