專利名稱：3Cr無縫鋼管及其制造方法
技術領域：
本發明屬于冶金技術領域，特別涉及3Cr無縫鋼管及其制造方法。
背景技術：
3Cr無縫鋼管是一種經濟型抗CO2腐蝕油井管。CO2腐蝕是很多油田普遍存在的問 題，一般可使用13Cr馬氏體不銹鋼無縫鋼管予以解決，但對于貧礦低滲透油田，油井開采 壽命短，采用價格昂貴的13Cr并不經濟，因此迫切需要開發經濟型抗CO2腐蝕油井管，3Cr 因合金含量較少、成本低，同時具有一定的抗CO2腐蝕性能，較好地滿足了油田對經濟型抗 CO2腐蝕油井管的需求。中國專利00125882. 6涉及一種抗CO2及海水腐蝕油套管用低合金鋼按重量百分 比計，其化學成分配比為0. 01 0. 20%C,0. 10 1.0% Si，0. 10 2. 0% Mn，0. 5 5. 0% Cr,0. 01 1. 0%Mo,0. 05 2. 0% Cu，0. 005 0. 25%稀土 ；其余為Fe和不可避免的雜質。 該油套管鋼材為低碳低合金鋼，成本較低，能為油田所接受；耐腐蝕性得到大幅度提高。中 國專利01126575. 2涉及一種抗CO2腐蝕的低合金鋼。含有0. 01 ~ 0. 30% C，0. 10 1. 0% Si，0. 10 2. 0% Μη,Ο. 50 2. 05% Cr,0. 01 1. 0% Μο,Ο. 05 2. 0% Cu，0. 05 1. 0% Ni，0. 005 0. Al，其余為Fe和不可避免的雜質。其組織為索氏體，以上均為重量百分 比；還含有稀土 0. 005 0. 25%,ff,0. 01 1. 0%中任意一種或二種；該發明用于制造油氣 井油套管，抗CO2腐蝕性能好、成本低。國外專利W099/41422鋼的化學成分為C彡0.3%， Si 彡 1. 0%,0. 20 2. 0% Mn, 2. 1 5. 0% Cr, Al 彡 0. 10%, N 彡 0. 015%，必要時加入少 量Cu，Ni，Mo，Ti，Nb，B，其余為Fe和不可避免的雜質，其成品的組織為馬氏體組織。歐洲專 利EP995809提供一種用于制造油套管用合金鋼，其化學成分為0. 10 0. 30% C，0. 10 1.0% Si，0. 10 3. 0% Mn，2. 0 9. 0% Cr,0. 01 0. 1 % Al 或者 0. 05 0. 5 % Cu, P 0. 03%以下、S 0. 01%以下，其余為Fe和不可避免的雜質，該專利鋼中Cr含量較高，同時加 入適量的Cu和Al，以提高抗CO2和海水腐蝕性能。綜合來看，國內外文獻涉及的3Cr無縫鋼管的力學性能不是很理想，且成本較高。

發明內容
本發明所解決的第一個技術問題是提供一種淬透性高、晶粒細化的3Cr無縫鋼 管，該3Cr無縫鋼管的化學成分按重量百分比計C :0. 1 0.2%、Si 0. 1 0.5%、Mn: 0. 3 0. 8%, Cr 2 4%、Mo 0. 3 0. 6%, Ti 0. 0024 0. 024%, Al 0. 01 0. 04%, P :0 0. 03%, S 0 0. 03%，余量為Fe及不可避免雜質。優選的，所述3Cr無縫鋼管的化學成分按重量百分比計C :0. 13 0. 17%, Si 0. 2 0. 3%,Mn 0. 5 0. 7%,Cr 2. 7 3. 5%,Mo 0. 3 0. 4%,Ti 0. 0089 0. 013%, Al 0. 02 0. 03%,P 0. 01 0. 02%, S 0. 001 0. 008%，余量為 Fe 及不可避免雜質。本發明的3Cr無縫鋼管在成分設計上，為防止淬火開裂，C含量較低；加入Mo元素 可以提高淬透性；加入Ti可以細化晶粒。
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本發明所解決的第二個技術問題是提供上述3Cr無縫鋼管的生產方法，包括電爐 煉鋼、連鑄、熱軋和調質熱處理，其中的調質熱處理工藝為鋼管加熱至850 950°C后淬火， 鋼管冷至室溫后進行回火，回火加熱溫度范圍是600 720°C，回火后空冷。進一步的，所述淬火使用水淬，在淬火裝置上采用外噴淋+內軸流冷卻方式，外噴 淋時間30 100秒，內軸流時間10 50秒；外噴淋水量1000 4000m7h，內軸流水量 1000 3000m3/h。淬火冷卻時先外噴淋、后內軸流，停止時先結束內軸流、后結束外噴淋。電爐煉鋼的原材料要求鐵水P彡0. 090 %、S彡0. 050 %、As彡0. 02 %、 Sn彡0. 01%，電爐終點控制C彡0. 05%，P彡0. 005%，電爐出鋼溫度控制1620 1660°C， 電爐出鋼脫氧合金化時A1球加入量2. 5 3. 5kg/t，LF精煉結束Ca_Si絲喂入量0. 4 0. 6kg/t，VD真空處理在真空度彡67Pa下保持10分鐘，靜吹時間彡5min ；澆鑄出罐溫度 1580 1595°C。連鑄澆注過程進行保護澆注；二冷采用弱冷方式澆注；鑄坯采用緩冷(坑冷)，入 坑溫度> 500°C，鑄坯出坑溫度彡100°C。熱軋時環形爐出爐管溫1200 1350°C。因為3Cr合金含量高，使用水淬易開裂，通常使用水基淬火液淬火或油淬，但水基 淬火液價格昂貴、成本高，油淬成本高、易燃、不安全。本發明的調質熱處理工藝使3Cr鋼管 在淬火冷卻過程中高中溫段(850 350°C )冷卻速度快、易開裂的低溫段(350 50°C ) 冷卻速度慢，既保證淬透，又有效防止淬火開裂。解決了 3Cr鋼管水淬易開裂的問題，使3Cr 無縫鋼管通過水淬得到優良的性能，批量生產出性能優良的3Cr鋼管。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明的具體實施方式
做進一步的描述，并不因此將本發明限 制在所述的實施例范圍之中。實施例1按API 5CT標準L-80鋼級生產規格為244. 48*11. 05的3Cr無縫鋼管，鋼種采用 20Cr3Mo，具體成分見表1，表1 20Cr3Mo鋼的化學成分
CSiMnPSCrMoA1Ti0. 150. 220. 650. 0160. 0043. 030. 390. 0250. 01生產工藝流程電爐煉鋼一連鑄280坯一340連軋機組熱軋一調質熱處理一探傷、 水壓、檢查、包裝。1.電爐煉鋼眷原材料要求鐵水P彡 0. 090%, S 彡 0. 050%, As 彡 0. 02%, Sn ^ 0. 01% ；廢鋼管頭、坯頭、坯尾或低五害元素和殘余元素的一類廢鋼；
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電爐冶煉電爐終點控制C≥0. 05 %，P≤0. 005 % ；電爐出鋼溫度控制1620 1660°C ；電爐出鋼脫氧合金化A1球加入量2. 5 3. 5kg/t。
LF 精煉保持底吹kr暢通，控制吹kr強度，避免鋼液翻騰吸氣；加強脫氧操作，快速造泡沫化白渣，保持白渣出鋼；LF精煉結束Ca-Si絲喂入量0. 4 0. 6kg/t。
VD真空處理在真空度彡67Pa下保持10分鐘；靜吹時間彡5min ； 澆鑄f 280mm規格出罐溫度1580 1595°C ；第一爐按中上限控制。2.連鑄280坯連鑄澆注過程進行保護澆注；二冷采用弱冷方式澆注；鑄坯采用 緩冷(坑冷)，入坑溫度彡500°C，鑄坯出坑溫度彡100°C。3. 340連軋機組熱軋280坯在340連軋機組熱軋，環形爐出爐管溫1280°C，經穿 孔、軋管、脫管及定徑，軋成規格為244. 48*11. 05的3Cr無縫鋼管。4.調質熱處理3Cr無縫鋼管在連續式步進爐生產線上進行調質熱處理，淬火加 熱溫度是900°C，淬火冷卻使用水淬，在淬火裝置上采用外噴淋+內軸流冷卻方式，冷卻時 先開始外噴淋、后開始內軸流；先結束內軸流、后結束外噴淋。外噴淋時間40秒，內軸流時 間15秒。外噴淋水量3000m3/h，內軸流水量2000m3/h。鋼管冷至室溫后進行回火，回火加 熱溫度是650°C?；鼗鸷罂绽洹ｄ摴軣崽幚砗罅W性能見表2，全部滿足標準要求。表2 3Cr無縫鋼管的力學性能
權利要求
3Cr無縫鋼管，其特征在于化學成分按重量百分比計C0.1～0.2％、Si0.1～0.5％、Mn0.3～0.8％、Cr2～4％、Mo0.3～0.6％、Ti0.0024～0.024％、Al0.01～0.04％、P0～0.03％、S0～0.03％，余量為Fe及不可避免雜質。
2.根據權利要求1所述的3Cr無縫鋼管，其特征在于化學成分按重量百分比計C 0. 13 0. 17%,Si 0. 2 0. 3%,Mn 0. 5 0. 7%,Cr 2. 7 3. 5%,Mo 0. 3 0. 4%,Ti 0. 0089 0. 013%,Al 0. 02 0. 03%,P 0. 01 0. 02%,S 0. 001 0. 008%，余量為 Fe 及不可避免雜質。
3.3Cr無縫鋼管的生產方法，包括電爐煉鋼、連鑄、熱軋和調質熱處理，其特征在于調 質熱處理工藝為鋼管加熱至850 950°C后淬火，鋼管冷至室溫后進行回火，回火加熱溫度 范圍是600 720°C，回火后空冷。
4.根據權利要求3所述的3Cr無縫鋼管的生產方法，其特征在于所述淬火使用水淬， 在淬火裝置上采用外噴淋+內軸流冷卻方式，外噴淋時間30 100秒，內軸流時間10 50 秒；外噴淋水量1000 4000m7h，內軸流水量1000 3000m7h。
5.根據權利要求4所述的3Cr無縫鋼管的生產方法，其特征在于淬火時先外噴淋、后 內軸流，停止時先結束內軸流、后結束外噴淋。
6.根據權利要求3 5任一項所述的3Cr無縫鋼管的生產方法，其特征在于電爐煉 鋼的原材料要求鐵水P彡0. 090%、S彡0. 050%,As ^ 0. 02%,Sn ^ 0. 01%，電爐終點控 制C彡0. 05%，P彡0. 005%，電爐出鋼溫度控制1620 1660°C，電爐出鋼脫氧合金化時 Al球加入量2. 5 3. 5kg/t，LF精煉結束Ca-Si絲喂入量0. 4 0. 6kg/t，VD真空處理在 真空度彡67Pa下保持10分鐘，靜吹時間彡5min ；澆鑄出罐溫度1580 1595°C。
7.根據權利要求3 5任一項所述的3Cr無縫鋼管的生產方法，其特征在于連鑄澆 注過程進行保護澆注；二冷采用弱冷方式澆注；鑄坯采用緩冷，入坑溫度> 500°C，鑄坯出 坑溫度彡ioo°c。
8.根據權利要求3 5任一項所述的3Cr無縫鋼管的生產方法，其特征在于熱軋時 環形爐出爐管溫1200 1350°C。
全文摘要
本發明屬于冶金技術領域，特別涉及3Cr無縫鋼管及其制造方法。本發明所解決的第一個技術問題是提供一種淬透性高、晶粒細化3Cr無縫鋼管，該3Cr無縫鋼管的化學成分按重量百分比計C0.1～0.2％、Si0.1～0.5％、Mn0.3～0.8％、Cr2～4％、Mo0.3～0.6％、Ti0.0024～0.024％、Al0.01～0.04％、P0～0.03％、S0～0.03％，余量為Fe及不可避免雜質。本發明的3Cr無縫鋼管在成分設計上，為防止淬火開裂，C含量較低；加入Mo元素可以提高淬透性；加入Ti可以細化晶粒，并且力學性能滿足API標準要求。
文檔編號C21D9/08GK101899621SQ20101023145
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者江健, 黃云, 黃英 申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團成都鋼釩有限公司