CN103341491A - 一种钛合金中厚壁油井管制造方法 - Google Patents

一种钛合金中厚壁油井管制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钛合金中厚壁油井管制造方法，包括以下步骤：冶炼：采用海绵钛，选用真空自耗电弧炉熔炼三次，锻造制得Ф150mm坯管；加热穿孔：坯管进入环形炉加热到980℃，采用锥形穿孔机轧制为Ф152×16mm的毛管；轧制：采用Assel机组轧制减壁，减壁率为40%，得到Ф152×9.52mm的管材；减径：将上述管材进再加热炉加热重新加热，然后经十四架减径机减径，减径率为41.5%，得到成品管材；热处理：穿孔后的管材经温度为950-960℃、保温时间为50-60min然后空冷。有益效果是环形炉内采取分段加热工艺，保证坯子内外温度均匀一致。减少高温段保温时间，解决了由于温降造成的减径机轧制力过高的问题。可生产外径88-90mm，壁厚9-10mm的内表面清洁，无裂纹的中厚壁钛合金油井管。

Description

一种钛合金中厚壁油井管制造方法
技术领域
本发明属于钛合金加工技术领域，具体涉及一种钛合金中厚壁油井管制造方法，该方法生产的钛合金油井管强度达到110ksi。
现有技术
目前，国内、国外油井管所用的材质大多数为镍基合金和G3合金管，随着油井开采的深度不断增加，地质环境逐渐恶劣，对油井管的腐蚀越来越严重，钛合金无缝管的作用和优势越来越明显。钛合金具有高比强度、高比模量、耐腐蚀等一系列优点，随着钛合金应用水平的不断提高，钛合金的韧性也日益得到重视。但是另一方面，由于钛合金具有抗高温、高强度、难变形、加工成形难度极大等特点，造成了钛合金管的研制和加工技术难度大。因此，开发钛合金油井管，尤其是应用广泛的中厚壁油井管的生产工艺就成了急需解决的技术问题。Assel轧机适宜轧制中厚壁钢管，适应高精度、小批量、多品种的高附加值产品的生产，借助轧辊的离合就可改变孔型尺寸，特别适应较小量多批定货。
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中厚壁油井管的制造方法，具体是指外径88-90mm，壁厚9-10mm的中厚壁钛合金油井管，该方法生产的钛合金油井管强度达到110ksi。
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中厚壁油井管的制造方法，包括有以下步骤：
（1）冶炼：采用海绵钛，选用真空自耗电弧炉熔炼三次，锻造制得Ф150mm坯管；
（2）加热穿孔：坯管进入环形炉加热到980℃，采用锥形穿孔机轧制为Ф152×16mm的毛管。
（3）轧制：采用Assel机组轧制减壁，减壁率为40%，得到Ф152×9.52mm的管材；
（4）减径：将上述管材进再加热炉加热重新加热，然后经十四架减径机减径，减径率为41.5%，得到成品管材；
（5）热处理：穿孔后的管材经温度为950-960℃、保温时间为50-60min然后空冷。
本发明的制造钛合金厚壁油井管的方法相对于现有技术具有以下优点：
1）环形炉内采取分段加热工艺，首先加热到850℃并保温2h，然后再加热到980℃，保温2h时间。在保证坯子内外温度均匀一致的同时又可以减少高温时间段保温时间，尽量减轻钛合金吸氢。
2）减径前荒管入再热炉重新加热，解决了由于温降造成的减径机轧制力过高的问题。
3）采用本发明的钛合金油井管表面质量好，其内表面清洁，无裂纹、起皮等肉眼可见的缺陷。
附图说明
图1为本发明实例钛合金管的金相组织。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种钛合金中厚壁油井管的制造方法做进一步说明，但并不局限于对本发明保护范围的限制。
实施例1
（1）冶炼：按以下成分配制原料，所述Ti采用海绵钛，选用真空自耗电弧炉熔炼三次，锻造制得Ф150mm×2.5m坯管；
化学成分如下：Ti余量，Al：6.5%，Nb：2.6%，Zr：1.9%，Mo：0.9%，Fe：0.04%，Si：0.02%。
（2）穿孔轧制：坯管进入环形炉加热，环形炉内采取分段加热工艺，首先加热到850℃并保温2h，然后再加热到980℃，保温2h时间。采用两辊斜轧穿孔机轧制为Ф152×16mm的毛管。
（3）轧制：采用Assel机组轧制减壁，减壁率为40%，得到Ф152×9.52mm的管材；
（4）减径：将上述管材进再加热炉加热到980℃并保温60分钟，然后经十四架减径机减径，减径率为41.5%，得到Ф88.9×9.52mm的管材；
（5）热处理：穿孔后的管材经温度为950℃、保温时间为60min然后空冷。
实施例2
（1）冶炼：按以下成分配制原料，所述Ti采用海绵钛，选用真空自耗电弧炉熔炼三次，制得Ф150mm×2.5m坯管；
化学成分如下：Ti余量，Al：6.5%，Nb：2.6%，Zr：1.9%，Mo：0.9%，Fe：0.04%，Si：0.02%。
（2）穿孔轧制：坯管进入环形炉加热，环形炉内采取分段加热工艺，首先加热到850℃并保温2h，然后再加热到980℃，保温2h时间。采用两辊斜轧穿孔机轧制为Ф152×16mm毛管。
（3）轧制：采用Assel机组轧制得到Ф152×9.52mm的管材；
（4）减径：将上述管材进再加热炉加热到980℃并保温60分钟，然后经十四架减径机得到Ф89×10mm的管材；
（5）热处理：穿孔后的管材经温度为960℃、保温时间为50min然后空冷。
本发明的效果是该钛合金油井管满足API标准对110ksi产品的要求，力学性能见表1。该钛合金油井管表面质量好，其内表面清洁，无裂纹、起皮等肉眼可见的缺陷，图1为本发明实例钛合金管的金相组织。
表1本发明实例力学性能

Claims (3)

1.一种钛合金中厚壁油井管的生产方法，包括有以下步骤：
（1）冶炼：采用海绵钛，选用真空自耗电弧炉熔炼三次，锻造制得Ф150mm坯管；
（2）加热穿孔：坯管进入环形炉加热到980℃，采用锥形穿孔机轧制为Ф152×16mm的毛管；
（3）轧制：采用Assel机组轧制减壁，减壁率为40%，得到Ф152×9.52mm的管材；
（4）减径：将上述管材再进加热炉重新加热，然后经十四架减径机减径，减径率为41.5%，得到外径88-90mm，壁厚9-10mm的管材；
（5）热处理：穿孔后的管材经温度为950-960℃、保温时间为50-60min然后空冷。
2.根据权利要求1所述的钛合金中厚壁油井管的生产方法，其特征是：所述步骤（2）中环形炉内采取分段加热工艺，首先加热到850℃并保温2h，然后再加热到980℃，保温2h时间。
3.根据权利要求1所述的钛合金中厚壁油井管的生产方法，其特征是：所述步骤（4）管材进行减径前进再热炉再次加热到980℃并保温60分钟。
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