N80-1非调质无缝油套管生产中的工艺控制方法

摘要

一种N80-1非调质无缝油套管生产中的工艺控制方法，它是在N80-1非调质无缝油套管的变形量、变形速率、冷却速度等性能影响参数均无法人为控制的前提下，去掉了变形量、变形速率和冷却速度控制，增加规格、钢种变化的控制，形成规格+钢种变化+连轧温度控制+定径温度控制的捆绑式组合模式，通过以上工艺参数与拉伸和冲击的定量关系来实现N80-1非调质无缝油套管性能的有效控制，以达到稳定产品性能和提高成材率的目的。

主权项

1.一种N80-1非调质无缝油套管生产中的工艺控制方法，其特征是：它是在N80-1非调质无缝油套管的变形量、变形速率、冷却速度等性能影响参数均无法人为控制的前提下，去掉了变形量、变形速率和冷却速度控制，增加规格、钢种变化的控制，并形成捆绑式组合模式，通过以上工艺参数与拉伸和冲击的定量关系来实现N80-1非调质无缝油套管性能的有效控制，以达到稳定产品性能和提高成材率的目的；其具体步骤如下：A、确定N80-1非调质无缝油套管不同的规格对应的变形量、变形速率和冷却速度；根据API 5CT N80-1油井管的标准规格，结合无缝钢管热轧机组的参数，通过数据采集、测量和计算，确定N80-1非调质无缝油套管80个常用规格对应的连轧、定径的变形量和变形速率，并通过对不同规格冷却速度实测数据的整理，采用matlab软件对数据进行分析，建立规格尺寸与冷却速度之间的数学关系式，其数学关系式为：（1）式中：为钢管冷却速度/℃/s，D为钢管外径/mm，t为钢管壁厚/mm；B、建立N80-1非调质无缝油井管所用钢种的屈服和抗拉强度与定径和冷却工艺参数之间的数学关系式，根据A步骤中确定的工艺参数，采用工业上常用的两个钢种36Mn2V和40Mn2V，在Gleeble-3500热模拟试验机上进行热模拟试验，对照应力-应变曲线及晶粒度进行分析，得出连轧动态再结晶细化晶粒温度为1050～1100℃,最佳细化晶粒温度为1050℃，其平均晶粒尺寸为十几个μm；对试验样品的拉伸和冲击韧性进行实际测试，得出定径和冷却工艺参数与两个钢种拉伸和冲击之间的定量关系，作为工艺控制方法的数据依据；根据实际测量不同定径和冷却工艺参数下的拉伸性能数据，采用Matlab软件进行分析，建立36Mn2V和40Mn2V钢的屈服和抗拉强度与定径和冷却工艺参数之间的数学关系式为：（2）（3）（4）（5）式中：为屈服强度/Mpa，为抗拉强度/Mpa，为定径变形温度/℃，为定径变形量，为冷却速度/℃/s；C、建立非标小试样与标准试样冲击韧性的转换关系曲线，进行热模拟试验，由于热模拟试验试样尺寸较小，试验测得冲击韧性值是采用非标小试样，试样尺寸为5×5×55mm，V型刻槽深度为0.8mm，而常用的标准冲击试样尺寸为10×10×55mm，V型刻槽深度为2mm；通过上述两种尺寸试样的大量冲击韧性试验，建立非标小试样与标准试样冲击韧性的转换关系曲线，将非标小试样冲击韧性值转换成标准试验冲击韧性值；冲击韧性的转换关系曲线适用于5×5×55mm非标小试样冲击韧性值在5.6～28.5J之间或10×10×55mm标准试样冲击韧性值在28～104J之间的转换；D、根据B步骤中得出的连轧细化晶粒温度，确定两个钢种36Mn2V和40Mn2V的连轧控制温度范围为1050～1100℃，最佳控制温度为1050℃；根据API 5CT  N80-1 的性能要求，即屈服强度552～758MPa、抗拉强度≥689MPa、冲击韧性≥27J和A步骤中确定的不同规格对应的工艺参数，即不同规格对应的连轧和定径的变形量、变形速率、冷却速度及B步骤中和C步骤中得出的定径和冷却工艺参数对应的拉伸和冲击韧性数据，反推出80个常用规格中每个规格应选用的钢种和定径的合理控制温度范围，在满足性能要求的前提下，再反推出每个规格的最佳定径控制温度，使屈服强度尽量集中在552～758MPa的中间值650MPa附近，并进行绑定，获得按照N80-1非调质无缝油套管80个常用规格绑定的钢种、连轧和定径的合理控制温度范围及最佳控制温度，最终形成一套完整的N80-1非调质无缝油套管生产中的工艺控制方法，即：规格+钢种变化+连轧温度控制+定径温度控制的捆绑式组合模式。