張 萍

(陜西延長石油材料有限責任公司，陜西 西安 710077)

N80-1級套管屬一般級別套管，但在套管需求量上占有相當比例，而且隨著我國油井深度的不斷增加和西部油井的開發(fā)，其需求量所占比例有所增加。

非調(diào)質(zhì)鋼通過簡單的在線?；幚?，其力學(xué)性能就可以達到合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理后獲得的強韌性要求，選用非調(diào)質(zhì)鋼自然成為油田和軋管廠的共識。而采用在線?；に嚳梢蕴岣呱a(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，進而降低生產(chǎn)成本，所以通過在線?；a(chǎn)高水平、高質(zhì)量N80-1級套管在中國市場仍是十分廣闊的前景。本文主要介紹將36Mn2V通過在線常化調(diào)質(zhì)到N80-1的試制過程。

1 非調(diào)質(zhì)鋼

1.1 非調(diào)質(zhì)鋼定義

非調(diào)質(zhì)鋼是“非調(diào)質(zhì)中(低)碳微合金結(jié)構(gòu)鋼”的簡稱，是在中、低碳鋼或中、低碳錳鋼中添加微合金元素(V、Ti、Nb、Al、B或N)。通過控軋—控冷工藝，充分發(fā)揮沉淀強化、細晶強化等作用，使鋼材在熱軋后無需調(diào)質(zhì)處理，其強度和硬度可達到調(diào)質(zhì)鋼水平，同時具有一定塑、韌性。非調(diào)質(zhì)鋼是同時滿足高性能和低成本要求的環(huán)境友好型鋼材[2]。

2 N80-1技術(shù)要求

2.1 N80-1的化學(xué)成分(見表1)

表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))

2.2 N80-1的力學(xué)性能要求(見表2)

從力學(xué)性能要求看，屈強比、沖擊韌性都有比較嚴格的要求，而屈服強度也是較難保證的性能指標。

3 試制情況

3.1 試制生產(chǎn)工藝

管坯加熱→穿孔→軋管→在線常化→再加熱→高壓水除磷→定徑→冷卻→矯直→切頭尾→探傷→人工檢查→檢尺、通徑→包裝入庫。

3.2 試制過程

先在實驗爐進行小實驗研究，得出可行的熱處理制度以后，運用到生產(chǎn)線進行大生產(chǎn)驗證，以確定最終的將36Mn2V調(diào)質(zhì)到N80-1的加熱制度。

3.3 環(huán)形爐溫度的控制

管坯的加熱制度的確定，對N80-1的性能起著關(guān)鍵的作用。預(yù)熱段溫度800～1100℃，加熱段溫度1250～1290℃，均熱段溫度控制1250～1280℃。

3.4 軋制工藝

φ150mm送環(huán)形加熱爐加熱，之后運往穿孔機穿軋成毛管，其中喂入角10°，輾軋角15°。在軋制過程中，應(yīng)嚴格控制軋制節(jié)奏，保證各工序軋制溫度。特別是過三軋定徑機，保證終軋溫度的一致性以保證軋態(tài)性能穩(wěn)定。

3.5 在線常化工藝

在線?；且环N熱處理工藝，或稱在線正火，是在熱軋生產(chǎn)線上軋管工序之后將鋼管從奧氏體相區(qū)進行空冷或強制冷卻，得到所要求的均勻的金相組織。這種工藝是將熱處理過程與軋制變形過程有機地結(jié)合在軋鋼連續(xù)生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中，通過常化既可以將鋼材的組織變得均勻，細化晶粒，也可改善鋼管的綜合力學(xué)性能[1]。

N80-1的試制采用了在線?；纳a(chǎn)工藝，鋼管經(jīng)軋管后進入冷床，經(jīng)冷床冷卻到相變點以下溫度，然后通過再加熱爐加熱，從而保證其良好的機械性能。下冷床的鋼管溫度≤500℃，鋼管進再加熱爐加熱溫度為880～940℃，然后鋼管進三輥定徑機。

4 試制結(jié)果

4.1 力學(xué)性能

使用最終制定的軋制工藝后，軋制情況良好，性能全部達到要求。從取樣的性能看：試驗鋼的屈服強度和抗拉強度隨著加熱溫度的提高而提高，而其延伸率和沖擊功隨之降低，生產(chǎn)中的各項力學(xué)性能指標見表3。

表3 實際生產(chǎn)中的力學(xué)性能

從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，各項指標控制狀況良好，性能全部合格，延伸率與沖擊值具有很大的富余空間，保證了N80-1的塑性和韌性。

4.2 探傷情況及金相組織

對生產(chǎn)的N80-1鋼管進行全長超聲探傷，全部探傷等級L4的要求。

全部荒管再加熱時采用正火工藝，能顯著細化鋼的晶粒，并消除鋼中混晶現(xiàn)象。從取樣的金相組織看，晶粒很細，正火后的晶粒度全部為9～11.5級，組織為珠光體+鐵素體，且大大細化了晶粒。金相檢驗結(jié)果見表4所示，部分金相檢驗照片見圖1所示。

表4 金相檢驗結(jié)果

圖1 金相組織照片

4.3 生產(chǎn)情況

經(jīng)過多次試驗，通過在線常化工藝，成功采用36Mn2V試制φ139.7×7.72mm N80-1級套管，各項性能檢測指標全部合格。

通過統(tǒng)計數(shù)字表明，用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)N80鋼級光套管成品檢驗合格率為95.92%，綜合合格率為97%，通徑、渦流超聲雙探、水壓、稱重測長及力學(xué)性能指標全部合格，制定的用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)N80鋼級光套管生產(chǎn)工藝可行。

5 結(jié)論

通過對36Mn2V進行多次的試生產(chǎn)與工藝改進的反復(fù)嘗試，取得了一定的成功，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，N80-1的質(zhì)量滿足用戶要求。調(diào)質(zhì)以后的石油套管塑性和韌性均很優(yōu)良，達到API Spec 5CT標準要求。

[1]彭龍洲.鋼管學(xué)會六屆二次年會.成都.《鋼管雜志社，2012

[2]李斌，儲少軍，任新建.我國非調(diào)質(zhì)鋼在抽油桿生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].包鋼科技，2008，34(5)：1-4.