N80级石油套管用38Mn2V管坯钢产品质量分析

李祥才，张 虎，柯加祥

（青岛特殊钢铁有限公司 棒材研究所，山东 青岛266400）

1 前言

石油套管是支撑油井井壁的钢管，油井越深，套管在井中受到的拉力或压力也就越大，套管的寿命决定了油井的寿命。深井、超深井、复杂结构井等高难度工艺井对石油套管的性能提出了新的、更高的要求。原J55钢级套管已不能满足深井、超深井和特殊情况采集的要求，其用量在不断减少，而以N80级为代表的更高钢级的油井管用量在不断增加［1-5］。近期青岛特殊钢铁有限公司根据客户要求首次研发生产了N80级石油套管用管坯钢38Mn2V。由于该钢对质量要求特别严格，为了保证产品质量，对该N80级管坯钢38Mn2V圆钢产品质量进行了全面跟踪和检验。

2 生产工艺

N80级管坯钢38Mn2V严格按照客户要求进行生产，生产工艺：LD转炉→LF精炼炉→RH真空脱气→CC连铸→轧制。轧制工艺见表1。

表1 38Mn2V管坯钢轧制工艺 ℃

3 产品实物质量分析

3.1 尺寸控制情况

38Mn2V圆钢按照GB/T 702—2008标准1组精度（最高精度）控制尺寸。青特钢中棒线减定径轧机是PSM三辊轧机，尺寸控制精度高，38Mn2V圆钢尺寸控制情况见表2。从实测数据来看，生产的圆钢尺寸控制精确。

表2 38Mn2V圆钢尺寸控制情况

3.2 化学成分

Φ80 mm规格38Mn2V管坯钢共生产两批，轧制号B11801002001为批次1，轧制号B11801002002为批次2，约180 t，生产批次熔炼成分见表3。

表3 38Mn2V管坯钢化学成分

客户对N80级38Mn2V管坯钢成分要求非常严格，尤其是五大有害残余元素As、Sn、Bi、Pb、Sb含量均有上限要求，而且对其含量之和也有特别上限要求。

从表3可以看出，青特钢生产的管坯钢38Mn2V主要化学成分和五大残余元素含量完全满足客户要求。38Mn2V管坯钢属于高锰钢，连铸坯容易产生表面裂纹，而钢中添加少量的Ti可以在很大程度上避免连铸坯表面出现裂纹，且钢中少量的Ti具有细化晶粒的作用。

3.3 氧氮氢含量

生产的两批38Mn2V管坯钢N、O、H含量见表4，从表中可以看出，N、O、H含量均满足客户要求，并且含量均较低，尤其是O、H含量很低。说明生产的管坯钢38Mn2V钢质较为纯净。

表4 38Mn2V管坯钢N、O、H含量（×10-6）

3.4 奥氏体晶粒度

生产的两批Φ80 mm规格38Mn2V管坯钢奥氏体晶粒度见图1。两批38Mn2V管坯钢奥氏体晶粒度均为9.5级，奥氏体晶粒细小，而客户要求不粗于5.0级。钢中添加的少量Ti对38Mn2V管坯钢的晶粒细化起到了不可或缺的作用。

图1 38Mn2V管坯钢奥氏体晶粒度 200×

3.5 夹杂物

每批取2个试样，两批38Mn2V管坯钢夹杂物检验结果见表5。从检验结果来看，钢中夹杂物均满足客户要求。实际夹杂物级别低，也说明青特钢生产的38Mn2V管坯钢钢质纯净。

表5 38Mn2V管坯钢夹杂物 级

3.6 低倍检验

圆钢低倍检验结果见表6，低倍组织形貌见图2，38Mn2V管坯钢低倍结果均满足客户要求。

3.7 热顶锻试验

虽然客户对热顶锻未做要求，但为了保证产品表面质量，仍对两批钢分别取样2块进行了热顶锻检验。检验全部合格，表明Φ80 mm规格38Mn2V管坯钢表面质量较好。

表6 38Mn2V圆钢低倍结果 级

图2 38Mn2V圆钢低倍组织形貌 1×

产品实物质量检测表明，青特钢此次研发生产的N80级石油套管用38Mn2V管坯钢钢质纯净，晶粒细小，表面质量好，其尺寸、化学成分、夹杂物、低倍均满足客户要求，产品质量完全合格。用户使用后反馈良好，说明青特钢已经具备了生产N80级38Mn2V石油套管用管坯钢的能力。

4 结语

青特钢采用LD转炉→LF精炼炉→RH真空脱气→CC连铸→轧制工艺研发生产了N80级石油套管用38Mn2V管坯钢，生产工艺合理，生产的38Mn2V圆钢钢质纯净，表面质量好，尺寸和其他相关检验指标均满足客户要求，用户使用后反馈良好。青特钢已经具备批量生产N80级石油套管用38Mn2V管坯钢的能力。