CN103128102A - 一种钛合金油井管的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钛合金油井管的生产方法,该生产方法包括:真空炉两次熔炼,多次锻造扒皮成圆坯,经环形炉加热到970-1030℃,热穿孔得到毛管,该阶段延伸系数为3-3.5,穿孔后毛管的径壁比为12-15,扩径率为5%-7%;毛管经高压水除鳞后进入五机架三辊连轧机,连轧延伸系数为2.5-3,减径率为15%-25%,制得荒管;再将荒管进入定径机组,定径延伸系数为2-2.2,减径率为45%-52%,得到外径88.9mm的热轧无缝管。再将热轧无缝管进行热处理,加热到950-980℃保温1-1.5小时。本发明效果是该方法首次采用连轧的方式进行钛合金无缝管的制造,突破了传统热挤压和冷轧工艺的限制,以及相对热挤压等其他工艺,成材率较高,可达85%以上。

Description

一种钛合金油井管的生产方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金油井管的生产方法,特别是采用斜轧穿孔和三辊连轧技术生产钛合金油井管的生产方法。
现有技术
随着油井开采的深度不断增加,流体的温度和压力升高,含硫量增加,对于油井管的材料和技术要求更为严格。钛合金具有高比强度、高比模量、耐腐蚀等一系列优点,其作用和优势越来越明显。高强度、耐腐蚀的钛合金,尤其是钛合金油井管的需求越来越多,但是我国钛管工业已无法适应发展的需要,主要是由于钛合金的抗高温、高强度、难变形、加工成形难度极大等特点造成的。因此,开发钛合金油井管的生产工艺就成了急需解决的技术问题。
传统钛合金管的生产方法,有钛合金带材成型焊接法,由于其有焊缝,因而不适合做油井管。钛合金无缝管管坯有热挤压法和穿孔管坯轧制法,热挤压法是将钛合金或钛合金铸坯加热到1100℃以上以后,送入挤压机挤压成荒管,后经过多道次的轧制和热处理再加工生产成成品管材,但由于需要大型的挤压机,而且其成品的成材率较低,相对成本较高,加工速度较慢和加工时间较长而很少被采用。穿孔轧制法,是将钛合金铸成实心坯料,加热送入穿孔机穿成管坯,然后进行冷轧。采用冷轧法,为了保证管材的质量,管坯须经机械加工、酸洗和清洗的工序,工序多,投资大,能耗高,成材率低且中高强度钛合金的冷变形能力不佳,管材加工成型难度大。
因此提供一种效率高、产品质量优的钛合金油井管的生产方法就成为该技术领域的技术难题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种钛合金油井管的生产方法,即斜轧穿孔加三辊连轧技术,以利于提高钛合金油井管的生产效率、降低消耗、质量优质的产品。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是提供一种钛合金油井管的生产方法,该方法包括有以下步骤:
(1)冶炼:选用海绵钛,采用二次真空自耗电弧炉熔炼,经多次锻造后,扒皮制得管坯;
(2)穿孔:将所述管坯在环形炉中加热,炉温设定为970-1030℃,保温50-80min以保证温度均匀,出炉经二辊斜轧穿孔机穿孔得到毛管,轧辊速度75-85rpm,出口速度0.5-0.7mm/s;
(3)连轧:毛管经高压水除鳞后进入五机架三辊连轧机,轧制为荒管,出口速度3.2-4m/s;
(4)定径:将所述荒管管材经十四机架定径机减径,得到最终管材。
(5)热处理:加热温度950-980℃,保温1-1.5h,空冷。
所述步骤(2)穿孔得到毛管的孔延伸系数为3-3.5,穿孔后毛管的径壁比为12-15,扩径率为5%-7%;所述步骤(3)至(4)得到管材的连轧延伸系数为2.5-3,减径率为15%-25%;定径延伸系数为2-2.2,减径率为45%-52%。
本发明效果是该方法首次采用连轧的方式进行钛合金无缝管的制造,突破了传统热挤压和冷轧工艺的限制,以及相对热挤压等其他工艺,成材率较高,可达85%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的钛合金油井管的生产方法做进一步说明,但并不局限于对本发明保护范围的限制。
本发明是基于以下技术思想得出:(1)斜轧穿孔和连轧技术具有效率高、消耗低、质量优等特点,采用该技术生产钛合金管可以提高效率,得到高质量的钛合金油井管。(2)钛合金具有抗高温、高强度、难变形、加工成形难度极大等特点,因此轧制方案中通过控制轧制温度以及轧制变形量,使其在变形抗力适中、变形塑性较好的温度区间变形,并且保证适合的变形量已达到最优的加工性能和最终产品性能。
本发明钛合金油井管的生产方法包括首先采用海绵钛经二次真空熔炼炉熔炼成钛合金,然后多次锻造后,扒皮制得圆管坯,然后将圆管坯经过二辊斜轧穿孔和连轧制得管材,最后管材经过热处理制成外径88.9mm的无缝管。其中关键步骤在于穿孔连轧工艺,穿孔轧辊速度75-85rpm,出口速度0.5-0.7mm/s,延伸系数设计为3-3.5,穿孔后毛管的径壁比为12-15,扩径率为5%-7%;连轧出口速度3.2-4m/s,延伸系数设计为2.5-3,减径率为15%-25%;定径延伸系数设计为2-2.2,减径率为45%-52%。实际生产中可采用以下步骤:
(1)冶炼:选用海绵钛,采用二次真空自耗电弧炉熔炼,经多次锻造后,扒皮制得圆管坯;
(2)穿孔:将管坯在环形炉中加热,炉温设定为970-1030℃,保温50-80min,以达到温度均匀。出炉经二辊斜轧穿孔机穿孔得到毛管,轧辊速度75-85rpm,出口速度0.5-0.7mm/s。控制延伸系数为3-3.5,穿孔后毛管的径壁比为12-15,扩径率为5%-7%。
(3)连轧:穿孔得到的毛管经高压水除鳞后进入五机架三辊连轧机轧制为荒管,出口速度3.2-4m/s,延伸系数为2.5-3,减径率为15%-25%;
(4)定径:将上述管材经十四机架定径机减径为外径88.9mm的无缝管,延伸系数设计为2-2.2,减径率为45%-52%,然后在冷床上冷却。
(5)热处理:最终管材进行热处理,加热温度为950-980℃、保温时间为1h-1.5h。
本发明采用斜轧穿孔加连轧的技术,该技术具有效率高、消耗低、质量优等特点。
实施例1
(1)冶炼:原料采用海绵钛,按照配比,采用二次真空自耗电弧炉熔炼,经多次锻造后,扒皮制得Ф210mm管坯。
(2)穿孔:将管坯在环形炉中加热,炉温设定为970-1030℃,保温60min。出炉经二辊斜轧穿孔机穿孔,轧辊速度76rpm,出口速度0.55mm/s,延伸系数设计为3.13,穿孔后毛管的径壁比为13.2,扩径率为6.7%,得到Ф224×17mm的毛管。
(3)连轧:穿孔得到的毛管经高压水除鳞后进入五机架三辊连轧机,出口速度3.5m/s,延伸系数为2.86,减径率21.9%,轧制为Ф175×7.34mm的管材。
(4)定径:将上述管材经十四机架定径机减径,定径延伸系数为2.06,减径率为49.2%,得到Ф88.9×7.34mm的管材,然后在冷床上冷却。
(5)热处理:穿孔后的管材经温度为960℃、保温时间为1h,空冷。

Claims (2)

1.一种钛合金油井管的生产方法,该方法包括有以下步骤:
(1)冶炼:选用海绵钛,采用二次真空自耗电弧炉熔炼,经多次锻造后,扒皮制得管坯;
(2)穿孔:将所述管坯在环形炉中加热,炉温设定为970-1030℃,保温50-80min以保证温度均匀,出炉经二辊斜轧穿孔机穿孔得到毛管,轧辊速度75-85rpm,出口速度0.5-0.7mm/s;
(3)连轧:毛管经高压水除鳞后进入五机架三辊连轧机,轧制为荒管,出口速度3.2-4m/s;
(4)定径:将所述荒管管材经十四机架定径机减径,得到最终管材;
(5)热处理:加热温度950-980℃,保温1-1.5h,空冷。
2.根据权利要求1所述的钛合金油井管的生产方法,其特征是:所述步骤(2)穿孔得到毛管的孔延伸系数为3-3.5,穿孔后毛管的径壁比为12-15,扩径率为5%-7%;所述步骤(3)至(4)得到荒管及管材的连轧延伸系数为2.5-3,减径率为15%-25%;定径延伸系数为2-2.2,减径率为45%-52%。
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