N80級(jí)石油套管用38Mn2V管坯鋼產(chǎn)品質(zhì)量分析

李祥才，張 虎，柯加祥

（青島特殊鋼鐵有限公司 棒材研究所，山東 青島266400）

1 前言

石油套管是支撐油井井壁的鋼管，油井越深，套管在井中受到的拉力或壓力也就越大，套管的壽命決定了油井的壽命。深井、超深井、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等高難度工藝井對(duì)石油套管的性能提出了新的、更高的要求。原J55鋼級(jí)套管已不能滿足深井、超深井和特殊情況采集的要求，其用量在不斷減少，而以N80級(jí)為代表的更高鋼級(jí)的油井管用量在不斷增加［1-5］。近期青島特殊鋼鐵有限公司根據(jù)客戶要求首次研發(fā)生產(chǎn)了N80級(jí)石油套管用管坯鋼38Mn2V。由于該鋼對(duì)質(zhì)量要求特別嚴(yán)格，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)該N80級(jí)管坯鋼38Mn2V圓鋼產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了全面跟蹤和檢驗(yàn)。

2 生產(chǎn)工藝

N80級(jí)管坯鋼38Mn2V嚴(yán)格按照客戶要求進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝：LD轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→RH真空脫氣→CC連鑄→軋制。軋制工藝見表1。

表1 38Mn2V管坯鋼軋制工藝 ℃

3 產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量分析

3.1 尺寸控制情況

38Mn2V圓鋼按照GB/T 702—2008標(biāo)準(zhǔn)1組精度（最高精度）控制尺寸。青特鋼中棒線減定徑軋機(jī)是PSM三輥軋機(jī)，尺寸控制精度高，38Mn2V圓鋼尺寸控制情況見表2。從實(shí)測數(shù)據(jù)來看，生產(chǎn)的圓鋼尺寸控制精確。

表2 38Mn2V圓鋼尺寸控制情況

3.2 化學(xué)成分

Φ80 mm規(guī)格38Mn2V管坯鋼共生產(chǎn)兩批，軋制號(hào)B11801002001為批次1，軋制號(hào)B11801002002為批次2，約180 t，生產(chǎn)批次熔煉成分見表3。

表3 38Mn2V管坯鋼化學(xué)成分

客戶對(duì)N80級(jí)38Mn2V管坯鋼成分要求非常嚴(yán)格，尤其是五大有害殘余元素As、Sn、Bi、Pb、Sb含量均有上限要求，而且對(duì)其含量之和也有特別上限要求。

從表3可以看出，青特鋼生產(chǎn)的管坯鋼38Mn2V主要化學(xué)成分和五大殘余元素含量完全滿足客戶要求。38Mn2V管坯鋼屬于高錳鋼，連鑄坯容易產(chǎn)生表面裂紋，而鋼中添加少量的Ti可以在很大程度上避免連鑄坯表面出現(xiàn)裂紋，且鋼中少量的Ti具有細(xì)化晶粒的作用。

3.3 氧氮?dú)浜?/h3>

生產(chǎn)的兩批38Mn2V管坯鋼N、O、H含量見表4，從表中可以看出，N、O、H含量均滿足客戶要求，并且含量均較低，尤其是O、H含量很低。說明生產(chǎn)的管坯鋼38Mn2V鋼質(zhì)較為純凈。

表4 38Mn2V管坯鋼N、O、H含量（×10-6）

3.4 奧氏體晶粒度

生產(chǎn)的兩批Φ80 mm規(guī)格38Mn2V管坯鋼奧氏體晶粒度見圖1。兩批38Mn2V管坯鋼奧氏體晶粒度均為9.5級(jí)，奧氏體晶粒細(xì)小，而客戶要求不粗于5.0級(jí)。鋼中添加的少量Ti對(duì)38Mn2V管坯鋼的晶粒細(xì)化起到了不可或缺的作用。

圖1 38Mn2V管坯鋼奧氏體晶粒度 200×

3.5 夾雜物

每批取2個(gè)試樣，兩批38Mn2V管坯鋼夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果見表5。從檢驗(yàn)結(jié)果來看，鋼中夾雜物均滿足客戶要求。實(shí)際夾雜物級(jí)別低，也說明青特鋼生產(chǎn)的38Mn2V管坯鋼鋼質(zhì)純凈。

表5 38Mn2V管坯鋼夾雜物 級(jí)

3.6 低倍檢驗(yàn)

圓鋼低倍檢驗(yàn)結(jié)果見表6，低倍組織形貌見圖2，38Mn2V管坯鋼低倍結(jié)果均滿足客戶要求。

3.7 熱頂鍛試驗(yàn)

雖然客戶對(duì)熱頂鍛未做要求，但為了保證產(chǎn)品表面質(zhì)量，仍對(duì)兩批鋼分別取樣2塊進(jìn)行了熱頂鍛檢驗(yàn)。檢驗(yàn)全部合格，表明Φ80 mm規(guī)格38Mn2V管坯鋼表面質(zhì)量較好。

表6 38Mn2V圓鋼低倍結(jié)果 級(jí)

圖2 38Mn2V圓鋼低倍組織形貌 1×

產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量檢測表明，青特鋼此次研發(fā)生產(chǎn)的N80級(jí)石油套管用38Mn2V管坯鋼鋼質(zhì)純凈，晶粒細(xì)小，表面質(zhì)量好，其尺寸、化學(xué)成分、夾雜物、低倍均滿足客戶要求，產(chǎn)品質(zhì)量完全合格。用戶使用后反饋良好，說明青特鋼已經(jīng)具備了生產(chǎn)N80級(jí)38Mn2V石油套管用管坯鋼的能力。

4 結(jié)語

青特鋼采用LD轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→RH真空脫氣→CC連鑄→軋制工藝研發(fā)生產(chǎn)了N80級(jí)石油套管用38Mn2V管坯鋼，生產(chǎn)工藝合理，生產(chǎn)的38Mn2V圓鋼鋼質(zhì)純凈，表面質(zhì)量好，尺寸和其他相關(guān)檢驗(yàn)指標(biāo)均滿足客戶要求，用戶使用后反饋良好。青特鋼已經(jīng)具備批量生產(chǎn)N80級(jí)石油套管用38Mn2V管坯鋼的能力。