耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管及其制造方法.pdf

《耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管及其制造方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管及其制造方法.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102618791 A (43)申请公布日 2012.08.01 C N 1 0 2 6 1 8 7 9 1 A *CN102618791A* (21)申请号 201210120547.6 (22)申请日 2012.04.23 C22C 38/28(2006.01) C22C 33/04(2006.01) C21D 8/10(2006.01) (71)申请人天津商业大学 地址 300134 天津市北辰区津霸公路东口 (72)发明人李连进 王惠斌 宗卫兵 (74)专利代理机构天津市三利专利商标代理有 限公司 12107 代理人肖莉丽 (54) 发明名称 耐硫化氢腐蚀的高。

2、强韧性石油套管及其制造 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种耐硫化氢腐蚀的高强韧性 石油套管及其制造方法，旨在提供一种能够满足 含硫化氢气体的深油气层开采的需要，耐冲击性 能高的石油套管及其制造方法。按重量百分比 的组成为：C：0.150.20、Si：0.10.2、 Mn：0.40.6、Cr：0.60.8、Mo：1.2 1.6、Al：0.010.05、Ti：0.0020.05、 V：0.050.10、Nb：0.0050.015、Ca： 0.00030.005、B：0.002、P0.015、 S0.005、N：0.0030.010，余量的Fe， Mo、V、Cr和Mn的添加量满足12V+1-Mo。

3、0、 Mo-(Cr+Mn)0。该石油套管通过综合控制公式 控制锰、铬和钼的含量，通过优化设计各成份含量 提高了耐硫化氢腐蚀的能力和冲击韧性。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书10页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 10 页 1/1页 2 1.一种耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管，其特征在于，按重量百分比由下述成分组 成：C：0.150.20、Si：0.10.2、Mn：0.40.6、Cr：0.60.8、Mo：1.2 1.6、Al：0.010.05、Ti：0.0020.05、V：0.050.10、Nb：0.0050.015、 Ca。

4、：0.00030.005、B：0.002、P0.015、S0.005、N：0.0030.010，余 量的Fe，其中Mo、V、Cr和Mn的添加量满足12V+1-Mo0、Mo-(Cr+Mn)0。 2.一种权利要求1所述的耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管的制造方法，其特征在 于，包括下述步骤： (1)配料冶炼： 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧偏心炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱气 方法，再经Ca处理，得到制造石油套管的钢水按重量百分比为：C：0.150.20、Si： 0.10.2、Mn：0.40.6、Cr：0.60.8、Mo：1.21.6、Al：0.010.05、 Ti：0.0020.05、V：0。

5、.050.10、Nb：0.0050.015、Ca：0.00030.005、B： 0.002、P0.015、S0.005、N：0.0030.010，余量为铁；其中Mo、V、Cr和 Mn的添加量满足12V+1-Mo0、Mo-(Cr+Mn)0； (2)上述钢水连铸成管坯，管坯冷却后装入加热炉，管坯在1210-1220加热保温不低 于10小时，管坯的热定心温度为1120-1150，管坯热穿孔温度为10501100，连轧的 终轧温度不低于1000，定减径轧制的终轧温度不低于950； (3)完成定减径轧制的荒管在冷床上冷却至650-670，然后采用淬火与2次回火相结 合的热处理工艺，加热到淬火温度后，保温。

6、15分钟后，进行淬火处理，淬火介质为油性淬火 液，淬火温度为91030；一次回火温度在680720下保温30分50分钟，采用空 冷，二次回火温度在550590下保温60分90分钟，空冷；石油套管热处理后，经二 次热定径和热矫直处理得到耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管，二次热定径温度在550 600之间，热矫直温度在500540之间。 3.根据权利要求2所述的耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管的制造方法，其特征在 于，淬火液保障20/秒的冷却速度，得到充分的马氏体组织。 4.根据权利要求3所述的耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管的制造方法，其特征在 于，二次热定径的直径变形率为35。 5.根据权利要求4所。

7、述的耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管的制造方法，其特征在 于，热矫直压下系数是0.640.77倍的无缝钢管弹性极限变形。 权 利 要 求 书CN 102618791 A 1/10页 3 耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及冶金技术领域，更具体的说，是涉及一种耐硫化氢腐蚀的高强韧性石 油套管及其制造方法。 背景技术 0002 我国的四川、长庆、华北、新疆和江汉等油田，以及美国的巴罗马、加拿大的平切尔 湾等油田的油气层中都含有硫化氢，据统计，世界的油气田大约有1/3含有硫化氢气体。 0003 普通套管在用于含硫化氢的油气资源开采时，套管在使用应力和硫化氢气体的作。

8、 用下，往往会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断，轻者造成套管柱或整口井报 废，重者会使硫化氢和油气一同外泄，形成井喷，给油气田的安全生产带来极大的威胁。 0004 我国西南部油气田埋藏深，钻探深度主要在40006000m左右，最深达7000多 米，85的气田含H 2 S量大于20mg/m 3 ，个别油气田的含H 2 S量高达493g/m 3 ，而且油井深层温 度达到80左右，使水等腐蚀的石油套管所处的使用环境十分恶劣。因此，油气田企业对石 油套管的性能提出了更高的要求。为此，现在开采含有硫化氢气体的油气资源就必须采用 具有高强韧性的耐硫化氢应力腐蚀的优质石油套管。 0005 硫化氢腐蚀。

9、石油套管的过程，一般认为分子态的H 2 S大量生成原子氢被钢的表面 所吸附，套管在受力状态下使用，通过应力诱导扩散，氢将向钢中的夹杂物(特别是长条状 MnS夹杂)及某些显微缺陷部位积聚形成高压，造成应力集中，最后导致开裂。钢的屈服强 度或屈强比愈高，硫化物的开裂敏感性也愈大，形变速率低，硫化物开裂敏感性增加。 0006 耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管要求钢材具有好的强度和韧性及耐硫化氢腐 蚀性能，但材料的韧性及耐硫化氢腐蚀性能受钢中的碳化物形态影响。为了减少金属晶格 上的碳化物，需要减少合金钢的碳含量，但这会降低材料的淬透性和屈服强度等机械性能。 目前，由于各种合金元素单独控制，容易使合金元素。

10、的添加过量，致使当量碳含量过多，反 而降低石油套管的塑性和韧性，降低了钢的耐硫化氢应力腐蚀能力。另外，在高强度石油套 管中，晶格变位的密度增加，氢元素易于储存于晶格变位处，进而，氢元素易积聚于应力集 中部位。为此，需要合理的轧制与热处理工艺条件，降低残余应力，提高材料的屈强比。 0007 公开号为CN101413088、发明创造名称为耐硫化氢应力腐蚀的石油套管及其制 造方法的专利申请公开了一种耐硫化氢应力腐蚀的石油套管及其制造方法，通过提高钢 的纯净度和屈强比及回火马氏体比例、细化晶粒、降低残余应力等，制造具有高强韧性和 耐硫化氢应力腐蚀能力的石油套管及其制造方法，其屈服强度为862931MP。

11、a、抗拉强度 894.2Mpa、残余应力150MPa，冲击韧性(纵向)在60J以下。由于石油套管的耐冲击 性能不高，在外加载荷的作用下，容易出现裂纹、断裂、压扁变形等，影响使用寿命。 发明内容 0008 本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够满足含硫化氢气体的深 油气层开采的需要，具有耐硫化氢应力腐蚀能力，耐冲击性能高的石油套管及其制造方法。 说 明 书CN 102618791 A 2/10页 4 0009 本发明通过下述技术方案实现： 0010 一种耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管，其特征在于，按重量百分比由下述成分 组成：C：0.150.20、Si：0.10.2、Mn：0.40.。

12、6、Cr：0.60.8、Mo：1.2 1.6、Al：0.010.05、Ti：0.0020.05、V：0.050.10、Nb：0.0050.015、 Ca：0.00030.005、B：0.002、P0.015、S0.005、N：0.0030.010，余 量的Fe，其中Mo、V、Cr和Mn的添加量满足12V+1-Mo0、Mo-(Cr+Mn)0。 0011 一种耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管的制造方法，其特征在于，包括下述步 骤： 0012 (1)配料冶炼： 0013 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧偏心炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱 气方法，再经Ca处理，得到制造石油套管的钢水按重量百分比为：。

13、C：0.150.20、Si： 0.10.2、Mn：0.40.6、Cr：0.60.8、Mo：1.21.6、Al：0.010.05、 Ti：0.0020.05、V：0.050.10、Nb：0.0050.015、Ca：0.00030.005、B： 0.002、P0.015、S0.005、N：0.0030.010，余量为铁；其中Mo、V、Cr和 Mn的添加量满足12V+1-Mo0、Mo-(Cr+Mn)0； 0014 (2)上述钢水连铸成管坯，管坯冷却后装入加热炉，管坯在1210-1220加热保温 不低于10小时，管坯的热定心温度为1120-1150，管坯热穿孔温度为10501100，连 轧的终轧温度不。

14、低于1000，定减径轧制的终轧温度不低于950； 0015 (3)完成定减径轧制的荒管在冷床上冷却至650-670，然后采用淬火与2次回火 相结合的热处理工艺，加热到淬火温度后，保温15分钟后，进行淬火处理，淬火介质为油性 淬火液，淬火温度为91030；一次回火温度在680720下保温30分50分钟， 采用空冷，二次回火温度在550590下保温60分90分钟，空冷；石油套管热处理 后，经二次热定径和热矫直处理得到耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管，二次热定径温度 在550600之间，热矫直温度在500540之间。 0016 淬火液保障20/秒的冷却速度，得到充分的马氏体组织。 0017 二次热定径。

15、的直径变形率为35。 0018 热矫直压下系数是0.640.77倍的无缝钢管弹性极限变形。 0019 本发明具有下述技术效果： 0020 1、本发明的石油套管中，通过综合控制公式12V+1-Mo0、Mo-(Cr+Mn)0控制 锰(Mn)、铬(Cr)和钼(Mo)的含量，通过综合控制钼、钒、铬和锰的含量，实现改善石油套管 的强度、淬透性、硬度、塑性和韧性。同时，添加了钛、铌、氮等元素，提高淬火性能，细化晶粒 组织，形成球状碳化物。通过优化设计合金钢的成份含量，提高了石油套管耐硫化氢腐蚀的 能力和冲击韧性。 0021 2、本发明的石油套管的制造方法，通过超纯净钢冶炼技术，降低钢中的硫、磷等杂 质和气。

16、体含量；采用轧制与热处理结合的方法，细化奥氏体晶粒；采用严格的热处理工艺， 获得均匀的组织和回火马氏体组织及屈强比，从而获得了耐硫化氢应力腐蚀性能优越的合 金钢。 0022 3、本发明的石油套管中由于钼含量明显增加，并在制造过程中进行了2次回火处 理，提高了冲击韧性，降低了残余应力，控制了屈服强度分布范围。 说 明 书CN 102618791 A 3/10页 5 0023 4、本发明通过添加钒和氮细化晶粒，降低制造成本，同时控制残余应力。 具体实施方式 0024 以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。 0025 本发明的耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管按重量百分比由下述成分组成：C： 0.15。

17、0.20、Si：0.10.2、Mn：0.40.6、Cr：0.60.8、Mo：1.21.6、Al： 0.010.05、Ti：0.0020.05、V：0.050.10、Nb：0.0050.015、Ca：0.0003 0.005、B：0.002、P0.015、S0.005、N：0.0030.010，余量的Fe。为 生产具有高强韧性和耐腐蚀特性的钢材，使Mo、V、Cr和Mn的添加量满足12V+1-Mo0、 Mo-(Cr+Mn)0。在高强韧性钢中，析出的针状碳化物降低套管的耐硫化氢腐蚀。为此，添 加钒，细化晶粒，形成球状碳化物，控制硫化氢腐蚀速度，但成本提高。因而添加氮，控制成 本。 0026 主要合金。

18、元素的作用为： 0027 C：0.150.20 0028 碳为碳化物形成元素，主要考虑强度和韧性的搭配来碳含量确定，其抗H 2 S影响不 大。碳含量过高的话，就容易析出碳化物和产生偏析，不能有效利用其它金属的性能，而且 导致耐硫化氢腐蚀能力降低。当碳含量过低时，材料的强度要降低，要得到所希望的屈服强 度，就要保持一定的碳含量。为了得到强度和耐硫化氢腐蚀能力的平衡，碳含量范围控制在 0.150.20之间。 0029 Si：0.10.2 0030 硅作为脱氧剂具有还原作用，固溶强化提高钢的强度，改善淬透性。当硅含量低于 0.10时，作用效果不明显；但硅含量超过0.2时，硅的作用效果处于饱和状态。因。

19、此，硅 的含量范围控制在0.10.2之间。 0031 Mn：0.40.6 0032 锰能提高钢的淬透性和强度，固化硫、磷等有害元素，促进有害元素向晶界偏析， 但锰使晶界键合力大幅度下降，容易引起氢致沿晶断裂，降低锰含量可提高抗H 2 S性能。在 本发明中其含量需要0.4以上；但锰含量超过0.6时，锰的作用效果处于饱和状态。因 此，锰的含量一般控制在0.40.6范围内。 0033 Cr：0.60.8 0034 铬通过增加淬透性，提高钢的强度和耐硫化氢的腐蚀性；具有调整碳化物析出量 增强钢的强度的功能，其弥散碳化物也是氢的强陷阱。使其发挥效果的含量在0.6以上， 但铬含量过高，促进了碳化物的析出量。

20、，降低钢的耐硫化氢腐蚀能力。因此，铬的含量一般 控制在0.600.80的范围内。 0035 Mo：1.21.6 0036 钼是最有效的抗H 2 S元素，和硫一起形成弥散的析出物，从而使固溶硫降低，另方 面弥散的碳化钼是氢的强陷阱，从而使可扩散富积的氢量大大降低，具有提高钢的淬透性 和固溶强化及降低耐硫化氢腐蚀速度的性能。使钼发挥效果的含量在1.20以上，但钼 的含量过高的话，钼的作用效果处于饱和状态，还容易产生微观偏析，需要长时间的高温扩 散，增加制造成本。因此，钼的含量一般控制在1.201.60的范围内。 说 明 书CN 102618791 A 4/10页 6 0037 Al：0.010.0。

21、5 0038 铝作为脱氧剂具有还原作用，能提高钢的韧性和加工性。当铝的含量过大时，含 铝合金物增加会降低韧性，金属表面产生缺陷的概率增大。因此，铝的含量一般控制在 0.010.05的范围内。 0039 Ti：0.0020.05 0040 钛能形成碳化物和氮化物，提高钢的强度；固化钢中的氮，增加钢的韧性。为得到 钛的这种作用，需要钛的含量达到0.002以上。但是，钛的含量超过0.05时，就作为粗 大的氮化物存在，降低耐硫化物腐蚀性能。因此，钛的含量控制在0.0020.05范围内。 0041 V：0.050.10 0042 钒在回火处理时，能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性。当钒的含量 。

22、超过0.05时，就能够充分发挥作用；但当钒的含量超过0.10时，韧性就降低。因此，钒 的含量控制在0.050.10范围内。 0043 Nb：0.0050.015 0044 铌在高温形成碳氮化合物，防止结晶的粗大化，提高钢的强度和耐硫化氢腐蚀性 能。当铌的含量超过0.005时，就能发挥作用，但铌的含量超过0.015时，在微观偏析带 就容易产生粗大碳氮化合物，相反降低耐硫化氢腐蚀性能。因此，铌的含量控制在0.005 0.015范围内。 0045 Ca：0.00030.005 0046 钙同钢中的硫反应形成硫化物，改善硫元素的形态，提高钢的耐硫化氢腐蚀能 力。当钙含量超过0.0003时，就能发挥作用。

23、，但钙含量超过0.005时，钢中的介在物含 量增加，钢的纯净度降低，反而降低耐硫化氢腐蚀性能。因此，钙的含量控制在0.0003 0.005范围内。 0047 B：0.002 0048 硼具有杂质的含量水平就能提高钢的淬透性，但添加过剩的硼会在钢中形成粗大 的硼化物，降低钢的耐硫化氢腐蚀性能。为此，硼的含量控制在0.002以下的范围内。 0049 P0.015 0050 磷是钢中的杂质，会造成晶粒偏析带来韧性降低。为提高韧性和耐蚀性，要尽量降 低其含量。但又不能不考虑炼钢的成本，可是为了得到更好的耐硫化氢腐蚀性能，磷的含量 控制在0.015以下。 0051 S0.005 0052 硫是钢中杂质元。

24、素，要尽量降低其含量，但又不能不考虑炼钢的成本。为提高韧性 和耐硫化氢腐蚀性能，硫的含量控制在0.005以下。 0053 N：0.0030.010， 0054 氮同铝、钛、铌等元素结合形成氮化物，具有强化细化晶粒的作用，提高钢的强度 和硬度。含氮量过高的话，不仅招致氮化铝和氮化钛的晶粒粗大，而且同硼形成氮化物，显 著降低淬透性。因此，氮含量控制在0.0030.010范围内。 0055 本发明的耐硫化氢腐蚀的高强韧性石油套管的制造方法包括下述步骤： 0056 (1)配料冶炼 0057 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧偏心炉(EFA)熔化成钢水，经炉外精 说 明 书CN 102618791 A 。

25、5/10页 7 炼(LF)和真空(VD)脱气方法，再经Ca处理，控制钢中杂质的含量和形状，提高钢的纯 净度，得到制造石油套管的钢水按重量百分比为：C：0.150.20、Si：0.10.2、 Mn：0.40.6、Cr：0.60.8、Mo：1.21.6、Al：0.010.05、Ti：0.002 0.05、V：0.050.10、Nb：0.0050.015、Ca：0.00030.005、B：0.002、 P0.015、S0.005、N：0.0030.010，余量为铁。其中，Mo、V、Cr和Mn的添加 量满足12V+1-Mo0、Mo-(Cr+Mn)0。 0058 (2)连铸连轧 0059 上述高纯净钢水。

26、连铸成管坯，将冷却后的管坯装入环形加热炉内加热，管坯加热 温度为12101220，热定心温度11201150，热穿孔温度10501100，连轧的终 轧温度不低于1000，定减径的终轧温度不低于950，冷却，锯切。 0060 环形炉： 0061 管坯加热温度：12101220，允许温差：5，出炉温度不低于1200。 0062 为了提高温度控制精度，环形加热炉沿圆周方向上分成7个控制区，预热段占一 个控制区，加热段占四个控制区，均热段占一个控制区，出料段占一个控制区，其中，预热段 的温度为54020，加热段的温度为12105，均热段温度为12155，管坯的加热曲 线是一条渐进1215的抛物线。 0。

27、063 管坯的均匀化处理是重要的一环。如果加热不均匀，钼和铌等产生的微观偏析带 将残留，在调质处理时会发生组织不均。尤其铌形成碳化物的能力极强，即使少量的铌，也 会在偏析带形成1m以上的碳化物，这种碳化物耐硫化氢的能力极低。一般加热温度不满 1200，铌化物不能完全溶解；保温时间不满10小时，微观偏析不能解消。在1215温度 下保温不低于10小时，能使偏析的钼均一扩散，析出的尺寸1m以上的铌化物溶解。 0064 定心和穿孔工艺： 0065 采用热定心和曼内斯曼法穿孔，减小合金钢的穿孔剪切应变，防止毛管的表面产 生裂纹、折迭、离层等缺陷，保证毛管的几何尺寸和形状精度，热定心温度11201150，。

28、 热穿孔温度为10501100。 0066 连轧工艺： 0067 连轧工艺的目的在于将穿孔工序移送来的毛管进行减径、延伸并相应减壁，同时 改善荒管内外表面粗燥度，提高壁厚均匀性。连轧采用限动芯棒轧制，控制连轧机各轧辊的 压下量，保证管坯的精度。 0068 当连轧的温度低于1000时，毛管的变形抗力过大，产生工具摩耗问题。另一方 面，当连轧的温度高于1100时，金属晶粒过于粗大，耐硫化氢腐蚀性能降低。因此，轧制温 度控制在10001100之间。 0069 定减径工艺： 0070 定减径过程是一个空心体连轧的过程，除了起定径的作用外，一般还要求有较大 的减径率，一般总的减径率控制在1025范围内。。

29、三辊定减径轧机的架数为24，终轧温 度控制在不低于950。定减径轧制的终轧温度低于950时，就会析出粗大的铌化合物。 铌化合物在热处理过程中也不溶解，成为降低耐硫化氢腐蚀性能的主要因素。 0071 冷床冷却： 0072 在定减径轧制机组的后面设置冷床，使定减径轧制后的荒管进入冷床，冷至Ar3 说 明 书CN 102618791 A 6/10页 8 临界温度以下4060，细化晶粒，然后直接送入热处理的再加热炉，通过在线热处理 节约能源。 0073 管加工 0074 采用淬火后与2次回火的热处理工艺，淬火温度为91030，淬火介质为油性 淬火液；一次回火温度在680720保温时间30分50分钟，采。

30、用空冷；二次回火温度 在550590下保温时间60分90分钟，空冷。荒管热处理后，需经行二次定径和矫 直处理，二次定径温度在550600之间，热矫直温度在500540之间，最后探伤。 0075 淬火工艺： 0076 为得到回火马氏体组织，需要在奥氏体区域进行淬火。定减径轧制后的荒管直接 进入设置在定减径轧机后面的冷床，在冷床上风冷至Ar3临界温度以下4060，锯切 后装入设在冷床后面的再加热炉，加热到在880940的温度范围。当淬火温度高于 940，促进晶粒生长，会导致奥氏体晶粒粗大，降低耐硫化氢腐蚀能力；温度低于880， 得不到均匀的淬火组织，会析出粗大的铌化合物，一部分组织会有可能变为铁氧。

31、体。加热的 目的就是消除钢管长度方向上的温度差异，均匀化组织。 0077 确定荒管加热温度为91030，保温15分钟，充分形成奥氏体，淬火介质采用 油性淬火液，以保证20/秒的冷却速度，得到充分的马氏体组织。 0078 为细化奥氏体晶粒，淬火后可以将管坯再次在880940的奥氏体域内加热， 进行第二次的淬火。 0079 一次回火工艺： 0080 回火在低于Ac1临界温度进行，以充分得到回火马氏体组织，使钢管具有高的屈 服比，提高无缝钢管的高耐硫化氢腐蚀性能。 0081 回火温度控制在680720下保温时间30分50分钟，采用空冷。 0082 回火是控制材料具有耐硫化氢腐蚀性能和强度的组织的重要。

32、过程。在680 720保温30分50分的回火能防止碳化物的晶粒粗大化及析出，降低晶格畸变程度。高 于720或超出50分钟的回火，不但析出粗大的碳化物，降低耐硫化氢腐蚀性能，而且2次 回火时析出的固溶体减少，强度低下。达不到680或不足30分钟回火，不能充分降低晶格 畸变，耐硫化氢腐蚀性能低下，而且回火不充分，2次回火时产生的固溶体很少。 0083 二次回火工艺： 0084 二次回火温度在550590下保温时间60分90分钟，采用空冷。 0085 在550590温度，保温时间60分90分钟，能抑制1次回火时析出的碳化 物的粗大化，使微细的针状碳化物向晶格的间隙析出，使晶格发生畸变，能提高管坯的硬。

33、度 和强度。于590或超出90分钟的回火，析出粗大的碳化物；达不到550或不足60分钟 的回火，微细的针状碳化物析出不充分，管坯的硬度和强度不足。 0086 二次定径工艺： 0087 选择合理的定径参数，二次定径的直径变形率达到35，使石油套管的表面 产生一定的残余压应力，改善石油套管的力学性能，提高石油套管的尺寸和圆度精度。 0088 二次定径温度控制在550600范围内。 0089 热矫直工艺： 0090 选择最佳的矫直压下系数，可减小矫直加工所产生的残余应力，提高石油套管的 说 明 书CN 102618791 A 7/10页 9 圆度和直线度，改善石油套管的性能。该矫直压下系数一般是0.。

34、640.77倍的无缝钢管 弹性极限变形。 0091 热矫直温度在500540之间。 0092 采用本发明的方法制造的具有高强韧性的石油套管，其屈服强度：897MPa以上， 极限强度961MPa，冲击韧性(纵向)80J。 0093 所述石油套管的力学性能达到的指标如下： 0094 屈服强度：897941MPa 0095 极限强度：961MPa 0096 冲击韧性(纵向)：80J 0097 用NACE的TM 0177-2005A标准方法测量的耐硫化氢腐蚀值：合格 0098 残余应力：115Mpa 0099 石油套管的几何尺寸 0100 直径的误差范围：0.995Dmm1.01Dmm 0101 不圆。

35、度：1.1mm 0102 壁厚：-8.0t8.0t 0103 直度：管端1.5mm/m，管体1.5 0104 实施例1 0105 制造尺寸为244.511.99mm的石油套管的具体过程如下： 0106 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱气后， 获得钢水的化学成份按重量百分比为：C：0.20、Si：0.18、Mn：0.51、Cr：0.68、Mo： 1.44、Al：0.02、Ti：0.017、V：0.07、Nb：0.011、Ca：0.0031、B：0.0015、P： 0.011、S：0.001、N：0.005，余量为铁。 0107 12V+1-Mo120.07+1-。

36、1.440.4 0108 Mo-(Cr+Mn)1.44-(0.68+0.51)0.25。 0109 将上述高纯净钢水连铸成管坯。将冷却后的管坯在环形加热炉内加热，管坯加热 温度1215、保温11小时，热定心温度为1140，采用曼内斯曼方法热穿孔、热穿孔温度为 1070，限动芯棒轧制及减径轧制、连轧的终轧温度不低于1014，最终的定减径轧制温度 控制在962，处于Ar3临界温度以上。定减径轧制后的荒管直接进入定减径轧制机组后面 的冷床，风冷至650-670，细化晶粒。冷却后的荒管锯切后直接送入热处理的再加热炉，加 热到890保温15分钟，进行淬火热处理，淬火介质为油性淬火液，冷却速度为20/秒。。

37、 在685均匀加热45分钟，进行1次回火处理；在580均匀加热80分钟，进行2次回火处 理。在560二次热定径，二次定径的直径变形率控制在3.8左右。在520热矫直，矫直 压下系数取0.68倍的钢管弹性极限变形，最后探伤得到成品石油套管。 0110 得到的套管的力学性能达到的指标如下： 0111 屈服强度：932MPa 0112 极限强度：991MPa 0113 冲击韧性(纵向)：86J 0114 用NACE的TM 0177-2005A标准方法测量的耐硫化氢腐蚀值：合格 0115 残余应力：92.3MPa 说 明 书CN 102618791 A 8/10页 10 0116 石油套管的几何尺寸 。

38、0117 直径范围：245.64(D+0.46D)mm246.19(D+0.69D)mm 0118 不圆度：0.8mm 0119 壁厚：-4.9t8.2t 0120 直度：管端1.2mm/m，管体1.0。 0121 实施例2 0122 制造尺寸为244.511.99mm的石油套管的具体过程如下： 0123 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱气后， 获得钢水的化学成份按重量百分比为：C：0.16、Si：0.15、Mn：0.52、Cr：0.65、Mo： 1.56、Al：0.02、Ti：0.004、V：0.08、Nb：0.006、Ca：0.0026、B：0.0012、。

39、P： 0.010、S：0.003、N：0.004，余量为铁。 0124 12V+1-Mo120.08+1-1.560.4 0125 Mo-(Cr+Mn)1.56-(0.65+0.52)0.39。 0126 将上述高纯净钢水连铸成管坯。将冷却后的管坯在环形加热炉内加热，管坯加热 温度为1215、保温13小时，热定心温度为1140，采用曼内斯曼方法热穿孔，热穿孔温度 为1080，限动芯棒轧制及减径轧制、连轧的终轧温度不低于1010，最终的定减径轧制 温度控制在960，处于Ar3临界温度以上。定减径轧制后的荒管直接进入定减径轧制机组 后面的冷床，风冷至650-670，细化晶粒。冷却后的荒管锯切后直接。

40、送入热处理的再加热 炉，加热到920保温15分钟，进行淬火热处理，淬火介质为油性淬火液，冷却速度为20/ 秒。在710均匀加热40分钟，进行1次回火处理；在580均匀加热80分钟，进行2次回 火处理。在560二次热定径，二次定径的直径变形率控制在3.6。在520热矫直，矫直 压下系数为0.71倍的钢管弹性极限变形，最后探伤得到成品石油套管。 0127 得到的套管的力学性能达到的指标如下： 0128 屈服强度：897MPa 0129 极限强度：993MPa 0130 冲击韧性(纵向)：87J 0131 用NACE的TM 0177-2005A标准方法测量的耐硫化氢腐蚀值：合格 0132 残余应力：。

41、113.9MPa 0133 石油套管的几何尺寸 0134 直径范围：244.77mm(D+0.11D)246.23mm(D+0.77D) 0135 不圆度：0.8mm 0136 壁厚：-5.5t7.3t 0137 直度：管端1.0mm/m，管体0.8。 0138 实施例3 0139 制造尺寸为244.511.99mm的石油套管的具体过程如下： 0140 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱气后， 获得钢水的化学成份按重量百分比为：C：0.19、Si：0.19、Mn：0.53、Cr：0.76、Mo： 1.31、Al：0.04、Ti：0.040、V：0.07、Nb：0。

42、.008、Ca：0.0015、B：0.0013、P： 0.008、S：0.002、N：0.009，余量为铁。 说 明 书CN 102618791 A 10 9/10页 11 0141 12V+1-Mo120.07+1-1.310.53 0142 Mo-(Cr+Mn)1.31-(0.76+0.53)0.02。 0143 将上述高纯净钢水连铸成管坯。将冷却后的管坯在环形加热炉内加热，管坯加热 温度为1210、保温11小时，热定心温度为1140，采用曼内斯曼方法热穿孔，热穿孔温度 为1080，限动芯棒轧制及减径轧制、连轧的终轧温度不低于1050，最终的定减径轧制 温度控制在965，处于Ar3临界温度。

43、以上。定减径轧制后的荒管直接进入定减径轧制机组 后面的冷床，风冷至650-670，细化晶粒。冷却后的荒管锯切后直接送入热处理的再加热 炉，加热到900保温15分钟，进行淬火热处理，淬火介质为水性淬火液，冷却速度为20/ 秒。在695均匀加热45分钟，进行1次回火处理；在580均匀加热80分钟，进行2次回 火处理。在560二次热定径，二次定径的直径变形率控制在4.1。在520热矫直，矫直 压下系数为0.69倍的钢管弹性极限变形，最后探伤得到成品石油套管。 0144 得到的套管的力学性能达到的指标如下： 0145 屈服强度：924MPa 0146 极限强度：987MPa 0147 冲击韧性(纵向)。

44、：83J 0148 用NACE的TM 0177-2005A标准方法测量的耐硫化氢腐蚀值：合格 0149 残余应力：107.5MPa 0150 石油套管的几何尺寸 0151 直径范围：245.71(D+0.49D)mm246.76(D+0.92D)mm 0152 不圆度：0.6mm 0153 壁厚：-4.5t7.0t 0154 直度：管端1.2mm/m，管体1.1。 0155 实施例4 0156 制造尺寸为244.511.99mm的石油套管的具体过程如下： 0157 采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱气后， 获得钢水的化学成份按重量百分比为：C：0.18、Si：0。

45、.18、Mn：0.51、Cr：0.70、Mo： 1.34、Al：0.030、Ti：0.020、V：0.075、Nb：0.007、Ca：0.0015、B：0.0013、P： 0.010、S：0.004、N：0.006，余量为铁。 0158 12V+1-Mo120.075+1-1.340.56 0159 Mo-(Cr+Mn)1.34-(0.70+0.51)0.31。 0160 将上述高纯净钢水连铸成管坯。将冷却后的管坯在环形加热炉内加热，管坯加热 温度为1210、保温13小时，热定心温度为1135，采用曼内斯曼方法热穿孔、热穿孔温度 为1075，限动芯棒轧制及减径轧制、连轧的终轧温度不低于1060。

46、，最终的定减径轧制 温度控制在970，处于Ar3临界温度以上。定减径轧制后的荒管直接进入定减径轧制机组 后面的冷床，风冷至670-650，细化晶粒。冷却后的荒管锯切后直接送入热处理的再加热 炉，加热到900保温15分钟，进行淬火热处理，淬火介质为水性淬火液，冷却速度为20/ 秒。在700均匀加热40分钟，进行1次回火处理；在580均匀加热75分钟，进行2次回 火处理。在565二次热定径，二次定径的直径变形率控制在3.9。在525热矫直，矫直 压下系数为0.74倍的钢管弹性极限变形，最后探伤得到成品石油套管。 说 明 书CN 102618791 A 11 10/10页 12 0161 得到的套管的力学性能达到的指标如下： 0162 屈服强度：921MPa 0163 极限强度：1013MPa 0164 冲击韧性(纵向)：81J 0165 用NACE的TM 0177-2005A标准方法测量的耐硫化氢腐蚀值：合格 0166 残余应力：97.7MPa 0167 石油套管的几何尺寸 0168 直径范围：245.43(D+0.38D)mm246.26(D+0.72D)mm 0169 不圆度：0.8mm 0170 壁厚：-5.4t6.3t 0171 直度：。