一种石油天然气开采用N80钢级膨胀管的制备方法

摘要

一种石油天然气开采用N80钢级膨胀管的制备方法，属于金属材料领域。其化学成分质量百分比为，C：0.1~0.3、Mn：1.0~2.5、Si：0.3~1.5、Al：0~1.0、Nb：0.02~0.1、Ti：0~0.02、其余为Fe和不可避免的杂质。在通过冶炼、轧制获得相关合金板后，对合金板进行卷板加工，然后焊接制成膨胀管，最后通过两相区淬火以及亚温回火-淬火-配分处理共两套工序的热处理工艺，使膨胀管管材达到预期的强度标准和塑性变形能力，保证管材膨胀前后的力学性能均能满足API及其它有关标准的规定。测试结果表明，本发明方法生产的N80钢级多相高均匀延伸膨胀管表现出很高的强度、塑性、韧性以及延伸率。其综合力学性能优于常规的双相钢以及Trip钢。

主权项

一种石油天然气开采用N80钢级膨胀管的制备方法，其特征是成分组成如下：0.10wt%~0.30wt%的C；1.0 wt%~2.5wt%的Mn；0.3 wt%~1.5 wt%的Si；0 wt%~1.0 wt%的Al；0.02wt%~0.1 wt%的Nb；0wt%~0.02wt%的Ti；0 wt%~0.01wt%的S；0 wt%~0.015 wt%的P；其余为Fe；具体制备步骤为：1）按所述N80钢级膨胀管的成分铸造并轧制合金板；2）对所述合金板进行卷板加工，然后焊接制成膨胀管；3）将所述膨胀管置入电阻式加热炉中以5℃/s的加热速度加热到介于T1~T2之间的两相区保温温度T5，T5为750℃~800℃，保温时间30min~60min，使之部分奥氏体化，其中T1=AC3‑50℃，T2= AC1~AC1+10℃，AC3为钢在平衡加热时从珠光体刚好完全转化为奥氏体的相变温度，AC1为钢在平衡加热时刚好发生珠光体向奥氏体转变时的温度，然后使之淬火处理得到马氏体+铁素体组织；4）将经过步骤3）处理的膨胀管再次置于电阻式加热炉中，以5℃/s的加热速度加热至介于T1~T2之间的亚温区温度T6，T6为740℃~780℃，当管材达到设定温度时，保温足够的时间使之在铁素体与回火马氏体之间生成符合要求的数量的富碳逆转变奥氏体；5）将膨胀管初次淬入液体淬火介质中，冷速为20℃/s~60℃/s，使管材的温度达到T3~T4之间的温度区间，即270℃~350℃，其中：T3低于Ms点、T4高于Mf点，Ms为钢在淬火过程中过冷奥氏体开始转变为马氏体的温度，Mf为马氏体相变的结束温度，根据淬火温度的高低，将有不同比例的奥氏体向马氏体转变；6）将膨胀管迅速再次置于炉温为T7的电阻式加热炉中，T7介于T3和MS之间，T7=350℃~400℃，在此温度下保温15min，碳由马氏体扩散至奥氏体中，使奥氏体富碳；7）最后，将膨胀管从炉中取出空冷或水淬至室温，获得由铁素体、马氏体、富碳残余奥氏体以及弥散析出的纳米级碳化物多相、多尺度组织构成的低合金高强、高韧、高塑钢膨胀管。