CN102367509A - 海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产方法 - Google Patents

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Abstract

海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产方法,涉及无缝钢管的生产工艺技术领域,将冷定心处理后的钢管先后经热轧、冷拔、热处理后形成,本发明产品的抗拉强度Rm≥724MPa,屈服强度Rel≥586MPa,伸长率A≥22%,收缩率Z≥35%,冲击吸收功Akv≥42J(-50℃),硬度HBW217~237。以H2S饱和的0.5wt%冰醋酸和5wt%NaCl的水溶液为抗腐蚀试验介质,在加载应力为421.92MPa条件下,经720小时实验后,均未发现宏观断裂裂纹,所有试样标距部分用10倍放大镜检查均未发现裂纹。是抗H2S腐蚀机械工程用无缝钢管品种开发带动产品更新换代工艺,适合海上石油平台的专用设备。

Description

海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无缝钢管的生产工艺技术领域,特别是一种海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产工艺。
背景技术
[0002] 随着我国石油天然气开发力度的加大,新钻井技术的采用以及原有钻井技术的改进,油气井深度越来越深,采集油气的石油平台面临着高温高压、高含&S、(X)2等共存的强腐蚀环境,从而造成油气田多次发生井下油管断裂,集气干线泄露事故,致使许多油气田井都在投产一年左右由于此类问题提前报废,造成巨大损失。
[0003] 在酸性油气田上常见的腐蚀破坏通常分为两种类型:一类为电化学反应过程阳极铁溶解导致的均勻腐蚀和局部腐蚀,表现为金属设施与日俱增的壁厚减薄和点蚀穿孔等局部腐蚀破坏;另一类为电化学反应过程阴极析出氢原子,进入钢中后,导致金属构件两种不同类型的开裂,即硫化物应力开裂和氢诱发裂纹(HIC),HIC常伴随着钢表面的氢鼓泡。HIC 是一组平行于轧制面,沿着轧制方向的裂纹。HIC在钢内可以是单个直裂纹,也可是是阶梯状裂纹,还包括钢表面的氢鼓泡。HIC极易起源于棱形、两端尖锐的MnS夹杂,并沿着碳、锰和磷元素偏析的异常组织扩展,也可以产生于带状珠光体,沿带状珠光体和铁素体间的相界扩展。
[0004] 随着能源结构的调整,H2S对石油平台的腐蚀是油气井生产过程中经常遇到的问题,它溶于水后具有很强的腐蚀性,不仅会导致金属材料突发性的硫化物应力腐蚀开裂,而且H2S的毒性也严重威胁着人身安全。国内外在广泛研究了对无缝钢管的腐蚀机理、 特征及影响因素的基础上,提出了预测腐蚀环境下无缝钢管腐蚀速率的各种数值模拟计算方法,形成了使用耐腐蚀合金管材、涂镀层管材、注入缓蚀剂、阴极保护等系列防腐蚀技术。然而,由于不同防腐技术在防腐效果、成本、作业的难易程度和相关锋线上都有所不同,因此,一个油气田采用的防腐技术不同,其防腐费用及效果差异也很大。过去,油气田在决定采用何种防腐技术时,主要考虑能否有效地解决无缝钢管腐蚀问题,且初期投资要少, 没有或很少从油气田整体开发的角度进行经济评价。然而“高效经济”是油气田开发的原则。因此不论采用何种防腐技术都要进行经济评价,使油气田在开发期限内投入的总费用最少,而不是一时期内费用最少或效果最好。因此,有必要对压3腐蚀环境下各种防腐蚀技术进行评价,从而优选出适合油气田开发的防腐技术,从而开发防腐蚀平台用无缝钢管。
发明内容
[0005] 本发明目的是提出一种可提高无缝钢管耐腐蚀性、避免断裂的海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产方法。
[0006] 本发明冷定心处理后的钢管先后经热轧、冷拔、热处理后形成,特点是:所述热处理包括先在温度< 9000C的加热炉内预热120分钟,然后再在温度为1200°C的加热炉内加热120分钟,最后进入120(TC的均热处理30分钟;在所述冷拔前,先进行软化退火热处理,所述软化退火温度为800°C〜850°C,保温时间90分钟,然后进行中间退火,所述中间退火温度为800°C〜850°C,保温时间60分钟,再进行淬火和回火,所述淬火温度860°C〜 900°C,保温时间为60分钟,回火温度690°C〜710°C,保温时间为120分钟;所述热处理包括去应力退火、矫直、淬火、回火、除鳞、高温矫直和常温矫直。
[0007] 所述热处理中的淬火温度为860°C〜900°C,保温时间60分钟后,进行内外喷淋淬火;回火温度为690°C〜710°C,保温时间为120分钟;在钢管的余热为200V〜300°C时,进
行高温矫直。
[0008] 本发明采用以上工艺,冷拔钢管后进行去应力退火处理,是便于钢管更好地进行矫直,去应力后的钢管应进行预矫直,以便在热处理炉上进行调质热处理,钢管矫直后弯曲度不大于1.5mm/m。回火后钢管进行除鳞,实现去除钢管内外表面的氧化皮。然后利用钢管的余热200°C〜300°C对成品钢管进行高温矫直,以减少因矫直变性残留在钢管内部的应力。因高温矫直后的钢管在冷却过程中还有轻微的弯曲变形,所以为了保证钢管的直度,在钢管温矫后还应进行一次常温矫直,矫直后弯曲度不大于1. 5mm/m,全长不大于10mm。
[0009] 本发明产品的抗拉强度Rm彡724MPa,屈服强度Rel彡586MPa,伸长率A彡22%,收缩率Z彡35%,冲击吸收功Akv彡42J (-50°C ),硬度HBW217〜237。以H2S饱和的0. 5wt% 冰醋酸和5wt%NaCl的水溶液为抗腐蚀试验介质,在加载应力为421. 92MPa(586MPaX0. 72) 条件下,经720小时实验后,均未发现宏观断裂裂纹,所有试样标距部分用10倍放大镜检查均未发现裂纹。
[0010] 本发明工艺易于控制,方便生产,产品质量优良,是抗吐5腐蚀机械工程用无缝钢管品种开发带动产品更新换代工艺,适合海上石油平台的专用设备。
具体实施方式
[0011] 工艺步骤:先进行热轧,再进行冷拔,最后进行由去应力退火、矫直、淬火、回火、除鳞、高温矫直和常温矫直热处理组成的热处理工艺。
[0012] 技术要点: 1、热处理
将冷定心处理后的钢管先在温度< 900°c的加热炉内预热120分钟,然后再在温度为 1200°C的加热炉内加热120分钟,最后进入1200°C的均热处理30分钟。
[0013] 2、冷拔前,先进行软化退火热处理,软化退火温度为800°C〜850°C,保温时间90 分钟,然后进行中间退火,中间退火温度为800°C〜850°C,保温时间60分钟,再进行淬火和回火,淬火温度860°C〜900°C,保温时间为60分钟,回火温度690°C〜710°C,保温时间为 120分钟。
[0014] 3、热处理工艺:
冷拔钢管后进行去应力退火处理,为了钢管更好地进行矫直,去应力后的钢管应进行预矫直,以便在热处理炉上进行调质热处理,钢管矫直后弯曲度不大于1. 5mm/m。钢管的成品热处理在步进式淬火炉上进行,淬火温度为860°C〜900°C,保温时间60分钟后进行内外喷淋淬火,然后在回火加热炉中进行回火,回火温度为690°C〜710°C,保温时间为120分钟,回火后利用高压水射流对回火热态钢管进行除鳞,去除钢管内外表面的氧化皮。然后利用钢管的余热200°C〜300°C对成品钢管进行高温矫直,以减少因矫直变性残留在钢管内部的应力。因高温矫直后的钢管在冷却过程中还有轻微的弯曲变形,所以为了保证钢管的直度,在钢管温矫后还应进行一次常温矫直,矫直后弯曲度不大于1. 5mm/m,全长不大于 IOmm0

Claims (2)

1.海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产方法,将冷定心处理后的钢管先后经热轧、冷拔、热处理后形成,其特征在于所述热处理包括先在温度< 900°c的加热炉内预热 120分钟,然后再在温度为1200°C的加热炉内加热120分钟,最后进入1200°C的均热处理 30分钟;在所述冷拔前,先进行软化退火热处理,所述软化退火温度为80(TC〜850°C,保温时间90分钟,然后进行中间退火,所述中间退火温度为800°C〜850°C,保温时间60分钟, 再进行淬火和回火,所述淬火温度860°C〜900°C,保温时间为60分钟,回火温度690°C〜 710°C,保温时间为120分钟;所述热处理包括去应力退火、矫直、淬火、回火、除鳞、高温矫直和常温矫直。
2.根据权利要求1所述海上石油平台用高钢级耐腐蚀钢管的生产方法,其特征在于所述热处理中的淬火温度为860°C〜900°C,保温时间60分钟后,进行内外喷淋淬火;回火温度为690°C〜710°C,保温时间为120分钟;在钢管的余热为200°C〜300°C时,进行高温矫直。
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