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1、10申请公布号CN103320697A43申请公布日20130925CN103320697ACN103320697A21申请号201310238666622申请日20130617C22C38/24200601C21D8/10200601E21B17/0020060171申请人中国石油集团渤海石油装备制造有限公司地址300457天津市塘沽区信环西路19号天津泰达服务外包产业园3号楼申请人华油一机（河北）石油专用管材有限公司72发明人钱强刘聪姜荣凯刘荣陈长青周秋芬陈旭陈静徐旭李亚敏许丽娟74专利代理机构石家庄国为知识产权事务所13120代理人陆林生54发明名称一种应用于超深井工况的钻杆管体及其制造。
2、方法57摘要本发明公开了一种应用于超深井工况的钻杆管体及其制造方法，属于合金和合金的热处理方式领域。本发明提供了钻杆管体的钢种成分，首先将含有此钢种成分的无缝钢管制成钻杆管体，两端部加厚后，通过一次淬火和二次回火的热处理工艺，调整并控制各种温度参数等制造此种钻杆管体。本发明通过合理控制钢种元素含量，减少了钢种MO、NI、V等贵金属的使用，降低了钻杆管体的制作成本；同时通过调整热处理工艺的各种参数，特别是二次回火工艺的运用，有效提高了钻杆管体的强度，同时也获得了比较高的冲击韧性；制作钻杆管体时两端加厚方式的应用保证了加厚端和管体的组织基本一致，为超深井作业和管道穿越作业提供了良好的解决方案。51。
3、INTCL权利要求书1页说明书4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4页10申请公布号CN103320697ACN103320697A1/1页21一种应用于超深井工况的钻杆管体，其特征在于该钻杆管体的钢种成分及含量为C022028，SI020035，MN045065，CR095115，MO075085，NI008，V005010，CU0005，S0005，P0015，余量为FE，单位为质量百分比。2根据权利要求1所述的一种应用于超深井工况的钻杆管体，其特征在于所述钻杆管体的屈服强度达到12001300MPA，抗拉强度大于1250MPA，断后延伸率大于18，20。
4、下的V型缺口冲击功大于80J，晶粒度小于等于9级。3根据权利要求1或2所述的一种应用于超深井工况的钻杆管体的制造方法，其特征在于包括如下步骤第一步，制作钻杆管体将按照权利要求1中的钢种成分制备的无缝钢管的两端部500MM以内加热至12001300，清除表面的氧化皮，然后采用三次成型方式将两管端加厚形成钻杆管体；第二步，淬火将上述第一步得到的钻杆管体升温至890930，保温100120分钟后出炉，15秒钟内进入1030的淬火液，淬火时间不少于30秒；第三步，回火A）一次回火将上述第二步得到的钻杆管体升温至550580，保温90120分钟后出炉，自然冷却至室温；B）二次回火将一次回火得到的钻杆管体。
5、继续升温至570600，保温120150分钟后出炉，自然冷却至室温，得到最终的钻杆管体。4根据权利要求3所述的一种应用于超深井工况的钻杆管体的制造方法，其特征在于上述第一步中采用高压水除鳞技术清除无缝钢管表面的氧化皮。5根据权利要求3所述的一种应用于超深井工况的钻杆管体的制造方法，其特征在于上述第一步中采用机械式镦粗机将无缝钢管两端加厚。6根据权利要求3所述的一种应用于超深井工况的钻杆管体的制造方法，其特征在于所述第一步中三次成型方式的具体工艺步骤为首先进行一次成型，然后进行连续的二三次成型，每次成型在12S的时间内完成加厚。7根据权利要求5所述的一种应用于超深井工况的钻杆管体的制造方法，其特。
6、征在于所述第一步中三次成型方式的具体工艺步骤为首先进行一次成型，然后进行连续的二三次成型，每次成型在12S的时间内完成加厚。权利要求书CN103320697A1/4页3一种应用于超深井工况的钻杆管体及其制造方法技术领域0001本发明属于合金和合金的热处理方式领域。背景技术0002根据美国石油协会钻杆规范（API5DP2009第1版），钻杆分为E、X、G、S四种钢级。该标准规定了钻杆管体室温纵向全尺寸冲击韧性54J。该标准规定了钻杆为带有对焊接头的钻杆管体，钻杆管体为管体两端有加厚段的无缝钢管。本发明涉及到钻杆管体及其制造方法，属于石油钻杆领域。0003随着新疆油田、深海区域的不断开发，深井、超。
7、深井的比例不断增大，这些均对钻杆的性能提出了更高的要求。随着国内输油输气管线的开发，穿越工程越来越多，对超高强度钻杆需求日渐增多。这两个市场对钻杆总的要求就是提高强度，保证冲击韧性不降低。发明内容0004本发明提供了一种应用于超深井工况的钻杆管体及其制造方法，本发明的目的是通过合理控制钢种元素含量和制造参数，相比较与现有钢种，减少了MO、NI、V等贵金属的使用（按照百分含量，减少2050），调整了CR元素含量，从而提高了钻杆管体的强度和冲击韧性。0005为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种应用于超深井工况的钻杆管体，该钻杆管体的钢种成分及含量为C022028，SI020035，MN。
8、045065，CR095115，MO075085，NI008，V005010，CU0005，S0005，P0015，余量为FE，单位为质量百分比。0006所述钻杆管体的屈服强度达到12001300MPA，抗拉强度大于1250MPA，断后延伸率大于18，20下的V型缺口冲击功大于80J，晶粒度小于等于9级。0007一种应用于超深井工况的钻杆管体的制造方法，包括如下步骤第一步，制作钻杆管体将按照权利要求1中的钢种成分制备的无缝钢管的两端部500MM以内加热至12001300，清除表面的氧化皮，然后采用三次成型方式将两管端加厚形成钻杆管体；第二步，淬火将上述第一步得到的钻杆管体升温至890930，保。
9、温100120分钟后出炉，15秒钟内进入1030的淬火液，淬火时间不少于30秒；第三步，回火A）一次回火将上述第二步得到的钻杆管体升温至550580，保温90120分钟后出炉，自然冷却至室温；B）二次回火将一次回火得到的钻杆管体继续升温至570600，保温120150分钟后出炉，自然冷却至室温，得到最终的钻杆管体。0008上述第一步中采用高压水除鳞技术清除无缝钢管表面的氧化皮。说明书CN103320697A2/4页40009上述第一步中采用机械式镦粗机将无缝钢管两端加厚。0010所述第一步中三次成型方式的具体工艺步骤为首先进行一次成型，然后进行连续的二三次成型，每次成型在12S的时间内完成加厚。
10、。0011采用上述技术方案取得的技术进步为本发明通过合理控制钢种元素含量，减少了钢种MO、NI、V等贵金属的使用，降低了钻杆管体的炼钢成本；同时通过调整热处理工艺的各种参数，特别是二次回火工艺的加入，两次回火工艺相配合，有效提高了钻杆管体的强度，同时也获得了比较高的冲击韧性；制作钻杆管体时两端加厚方式的应用保证了加厚端和管体的组织基本一致，为超深井作业和管道穿越作业提供了良好的解决方案。具体实施方式0012下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。0013按照本发明对钻杆管体的化学成分配比，钢种成分及含量为C022028，SI020035，MN045065，CR095115，MO0。
11、75085，NI008，V005010，CU0005，S0005，P0015，余量为FE，单位为质量百分比。0014将上述成分的钢种经冶炼、轧制后，制成1683X1092MM，长92009500MM的无缝钢管，再按照如下步骤进行制造第一步，制作钻杆管体将无缝钢管的两端部500MM以内的部分采用2台中频炉、1台管端均热炉的加热方式加热至12001300，加热完成后采用高压水除鳞技术清除无缝钢管表面的氧化皮，然后通过机械式镦粗机采用三次成型方式将管端加厚制成钻杆管体。具体操作时，两端部分开进行，一端完成后再进行另一端。0015第二步，整体淬火将上述第一步得到的钻杆管体在步进式淬火炉内升温至8909。
12、30，保温100120分钟后出炉，15秒钟内在内喷外淋淬火机上淬火，采用的淬火液温度在1030之间，淬火时间不少于30秒，淬火后管体温度不高于200。0016第三步，回火A）一次回火将上述第二步得到的钻杆管体输送到升温至550580的步进式回火炉内，保温90120分钟，再将钻杆管体出炉，自然冷却至室温；B）二次回火将一次回火得到的钻杆管体送至回火炉中，回火炉温度为570600，保温120150分钟后出炉，自然冷却至室温，得到最终的钻杆管体。0017在上述第一步中将无缝钢管两端加厚时，成型方式为采用机械式镦粗机，该三次成型方式工艺步骤首先进行一次成型，然后进行连续的二三次成型，每次成型在12S的。
13、时间内完成加厚。连续的二三次成型的意思是第二次成型和第三次成型之间间隔很短，可以认为是比较连续的工艺。采用该加厚方式，可以保证淬火时管端和管体在相同喷淋量的情况下获得一致的淬火组织。0018在上述第三步回火后，所述钻杆管体的组织为回火索氏体和铁素体组成，并且回火索氏体含量在95以上。0019采用上述组分和工艺生产出的钻杆管体的屈服强度达到12001300MPA，抗拉强度大于1250MPA，断后延伸率大于18，V型缺口冲击功（20、10X10MM）大于80J，晶粒度小于说明书CN103320697A3/4页5等于9级。0020下面就其它材料和本发明的钻杆管体处理成高强度（屈服强度12001300。
14、MPA）的机械性能进行对比，其化学成分配比如表1所示，机械性能如表2所示。0021表1表2由表1中的数据可以看出，实施例1与对比例1相比，化学成分中CR、MO、NI、V等4种元素配比有本质差别，但在范围上没有重合区域。实施例1通过CR、MO元素的一升一降来调整管体的淬透性；NI元素能够细化晶粒，但经过试验发现在本发明中NI小于008时所起到的效果更加明显；本发明还大幅度的降低了V元素的含量（从019降到006），并对回火稳定性进行了调整，降低了回火温度。通过经对无缝钢管厂询价得知，与对比例1相对，实施例1的售价降低约25。由表2中机械性能的比较中可以得出，实施例1与对比例1相比，在屈服强度、抗。
15、拉强度和伸长率上变化比明显，但是平均冲击功却大幅度提高了，提高程度为13。因此，实施例1与对比例1相比，在成本节约的同时还大大提高了平均冲击功，这些都是由钢种组分和生产工艺带来的有益效果。0022由表1中实施例1和实施例2相比较可知，实施例2在CR、MO、NI、V等4种上与实施例1由些微差别，但是实施例1在屈服强度和抗拉强度上就比实施例2要差一些，但是平均冲击功就要强很多，这也说明这四种元素对于钻杆管体机械性能的影响很大。0023实施例1和实施例2与对比例2相比，化学成分中MN、MO、V等3种元素配比有本质差别，而且NI元素为有意加入。在降低MN元素的同时，其他元素进行了调整，大幅度改变钢种的。
16、性能。0024和对比例2相比，实施例1、2在抗拉强度增加的同时，伸长率、平均冲击功均增加说明书CN103320697A4/4页6100左右，重点也在于对比例2不符合钻杆规范中冲击功大于等于54J的标准规定。0025和对比例1、2相比较，同时和其他钻杆管体的热处理工艺相比较，本发明的热处理工艺具有独创性，一次淬火二次回火的工艺方式、各项温度参数的发明均为独立完成，也和其他厂家完全不同。钻杆管体使用的钢种为低合金钢，完全可以通过调质热处理来提高管体的机械性能。0026本发明通过合理控制钢种元素含量和制造参数，减少了钢种MO、NI、V等贵金属的使用，降低了钻杆管体的成本，同时有效提高了钻杆管体的强度，也获得了较高的冲击韧性，钻杆管体加入了二次回火的工艺来稳定机械性能，降低管体硬度；加厚方式的应用保证了加厚端和管体的组织基本一致，为超深井作业和管道穿越作业提供了良好的解决方案。利用本发明制造的钻杆管体可以应用于超深井工况钻井，也可以应用于管道穿越作业中。说明书CN103320697A。