CN101988372A - 一种制造隔热油管的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明制造隔热油管的加工工艺,利用合金结构钢制造隔热油管的外套管和内衬管,无须调质处理,仅须正火处理,加工工艺简单,产品性能好,质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用合金结构钢制造隔热油管的加工工艺。
背景技术
隔热油管又称隔热双层管,是油井管中专用技术油管,是油井应用热采技术主要管材之一。
热采技术随着石油工业技术而发展,它对低压井,稠油井,老油井以及低温地带油井稳定和提高日产量最有效方法之一。已被广泛应用和推广。尤其稠油井含有较高比例的石蜡和沥青的原油,特点是比重大,粘度高,流动性差的重质油。以及一些老油井,由于采掘时间长,油层压力低,原油流动性差,采掘十分困难,为了保证油井的日产量稳定或提高,必须推广应用热采技术来增加采掘量。由于热采技术的迅速发展,使昔日被称为“地下僵龙”的高粘度稠油跃出地面成为十分重要的石化原料。
随着稠油开采的不断增加,热采技术得到迅速发展,相应隔热油管(即隔热双层管)的需求量大大增加。
热采技术的原理:主要利用特制的隔热油管向地下稠油层注入高温高压蒸汽。使它在油层里停留7~15天时间,从而达到软化原油作用、提高原油温度、降低粘度、增加流动性,使原油增强自喷能力或借助于抽油机增加采集能力的技术。隔热油管由两层钢管组成。外层管又称外套管,内层管又称内衬管。在内外层管之间填补绝热材料(如耐高温玻璃纤维、铝箔、硅酸盐等多层包扎而成),同时将夹层间抽成真空或注入惰性气体(He或Ar)增加绝热性能。
由于隔热油管的工况条件,必须采用高强度材质管制造而成。尤其内层衬管承受高温高压(温度T≥380℃,压力P≥36MPa),因此,必需采用强度达到N80级,外层套管处于常温下工作,一般可应用强度J55级即可,也可采用与内衬管同等强度钢。
隔热油管的外套管和内衬管之间保持一定间隙,在制造时内衬管两端必须进行加厚再扩径加工,内衬管务必有良好的加工工艺性能。内外管的连接应用焊接方法,内外管需具有良好的焊接性能(一般可用材质的碳当量Ce来控制)。
隔热油管工作条件十分恶劣。外层套管承受温度和压力与工作现场等同。然而内层衬管除承受输送高温高压蒸汽外,由于内外管温度和压力差悬殊,产生应力特别严重,使整个管体处于复杂应力作用下,往往使整个管体产生弯曲、扭转或焊缝产生裂纹、开裂等缺陷出现。尤其内外管端连接处由于焊接产生热影响区,迫使该部分材质的可塑性降低,即使采取退火或回火处理,亦很难达到正常状态。容易成为裂纹、开裂等缺陷的埋伏区。
依据隔热油管应用特点和生产制造,管体材质一般选用优质低合金结构钢。用热轧无缝管方法制成管体(平端),用调质处理提高钢的强度。尤其内衬管强度务必达到N80级要求。日本和美国的内外管是应用25Mn2钢制管。其内衬管应用水作淬火剂淬火,再经回火处理而成(金相组织为回火索氏体)。而德国和我国某些厂家则选用25CrMo钢制管,用油作淬火剂淬火,加回火处理而成。这两种调质处理方法的共同点:工艺装备复杂、投资大、技术水平高、操作难度大、合格率低、成本高,迫使成品价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔热油管的加工工艺,使用该加工工艺制造隔热油管,工艺装备简单,操作简便,产品性能稳定。
本发明利用合金结构钢制造隔热油管的加工工艺步骤是:
(1)对经检验合格的管坯进行下料;
(2)对管坯进行加温,加热温度为1200-1240℃;
(3)在热定心下进行穿孔;
(4)对管料进行打头处理;
(5)对管料进行退火处理;
(6)对管料进行酸洗;
(7)对管料进行磷化皂化处理;
(8)对管料进行冷拔处理;
(9)对冷拔后的管料再次进行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔处理,直至钢管尺寸符合设计要求;
(10)对管料进行正火热处理,正火温度为900-940℃;
(11)对管料进行矫直和切头尾;
(12)对管料进行理化检验和无损检测,钢管的金相组织应为铁素体和珠光体,不得有魏氏组织存在。
本发明制造隔热油管加工工艺中所使用的合金结构钢,其化学成份按重量百分比计量,C:0.24%-0.32%,Mn:1.50%-1.80%,Si:0.40%-0.60%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Cr:≤0.15%,Ni:≤0.20%,V:0.06%-0.15%,Cu:≤0.20%,Al:≤0.02%,余量为Fe及不可避免的夹杂;该钢同时还满足碳当量Ce(%)≤0.58。
微量元素Cu+As+Sn+Cr+Ni≤0.35%
利用本发明合金结构钢生产隔热油管,加工工艺中无须调质处理,而只需正火热处理,工艺装备简单,操作简便,性能稳定,合格率高;内衬管和外套管采用同种材质、同一种工艺方法,获得相同的机械性能、工艺性能和金相组织,这对内衬管两端加厚和扩径、内外管焊接创造有利条件,焊接性能良好,焊缝热影响区应力敏感性不明显,能够提高隔热油管的使用寿命。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图
具体实施方式
本发明制造隔热油管加工工艺中所使用的合金结构钢,其化学成份按重量百分比计量,C:0.24%-0.32%,Mn:1.50%-1.80%,Si:0.40%-0.60%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Cr:≤0.15%,Ni:≤0.20%,V:0.06%-0.15%,Cu:≤0.20%,Al:≤0.02%,余量为Fe及不可避免的夹杂;该钢同时还满足碳当量Ce(%)≤0.58。
微量元素Cu+As+Sn+Cr+Ni≤0.35%
合金结构钢的冶炼方法:电炉(EF+LF+VD)加炉外精炼法冶炼而成。
钢的低倍组织试片上不得有肉眼可见的白点、残余缩孔、分层、裂纹、气泡、夹杂、翻皮等缺陷存在。允许的低倍组织;一般疏松,中心疏松和偏析等各不大于1.5级。
钢的非金属夹杂物按GB10561规定,合格级别按ISO评级图评级:
合金结构钢生产隔热油管的加工工艺步骤是:
(1)对经检验合格的管坯进行下料;
(2)对管坯进行加温,加热温度为1200-1240℃;
(3)在热定心下进行穿孔;
(4)对管料进行打头处理;
(5)对管料进行退火处理;
(6)对管料进行酸洗;
(7)对管料进行磷化皂化处理;
(8)对管料进行冷拔处理;
(9)对冷拔后的管料再次进行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔处理,直至钢管尺寸符合设计要求;
(10)对管料进行正火热处理,正火温度为900-940℃;
(11)对管料进行矫直和切头尾;
(12)对管料进行理化检验和无损检测,钢管的金相组织应为铁素体和珠光体,不得有魏氏组织存在。
下面以管坯直径¢80mm为例,其主要工艺技术和技术条件为:
(1)工艺技术:
(a)管坯加热温度范围和时间:
加热温度1200~1240℃
加热时间,管坯直径¢80mm,加热时间T≥90分钟。
(b)穿孔荒管尺寸:D(外径)82mm,S(壁厚)6.0mm,L(荒管长度)5.97m。
(c)冷拔工艺编制如表(2)所示:
冷拔拔制工艺表表(2)
(d)成品热处理温度和保温时间:
正火温度900~940℃
保温时间T>20分钟.
(2)技术条件:
(a)钢管尺寸和偏差
钢管几何尺寸和允许偏差应符合API SPEC 5CT规范规定。
(b)钢管机械性能:
钢管(内衬管)机械性能应符合API SPEC 5CT规范中N80级规定。
注:外套管机械性能较内衬管低一级(即J55级)或等同(即N80级)即可。
(c)交货状态:钢管应正火状态交货。
(d)无损检测:
每支钢管按GB/T5777标准的C5级进行超声波探伤检测合格
每支钢管按GB/T7735标准中的B级进行涡流探伤检测合格(e)金相组织
钢管金相组织应为铁素体+珠光体,不得有魏氏组织存在。
Claims (1)
1.一种制造隔热油管的加工工艺,其特征在于所述加工工艺步骤是:
(1)对经检验合格的管坯进行下料;
(2)对管坯进行加温,加热温度为1200-1240℃;
(3)在热定心下进行穿孔;
(4)打头处理;
(5)退火处理;
(6)进行酸洗;
(7)进行磷化皂化;
(8)进行冷拔处理;
(9)对冷拔后的管料再次进行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔处理,直至钢管尺寸符合设计要求;
(10)对管料进行正火热处理,正火温度为900-940℃;
(11)对管料进行矫直和切头尾;
(12)进行理化检验和无损检测,钢管的金相组织应为铁素体和珠光体,不得有魏氏组织存在。
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