CN104831111A - 一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途。所述铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：Be：0.2～1.6％，Al：6～14％，Mn：1～10％，Ga：0～3％且不包括0，杂质：0～0.1％，余量为Cu。所述补贴管为壁厚2.5～3.5mm的合金管，其外径比待补贴套管的内径大3～4mm，其在≤0℃的工质中可被推压成花形管。其制备方法为：根据合金成分称取原料并进行熔炼，然后在定向凝固冷却系统中进行冷却，制得铸锭，再进行热机械处理，得到补贴管。所述补贴管补贴工艺简单，其能与待补贴的套管间产生强大的过盈配合，从而与套管间产生很大的密封压力和摩擦力，防止漏油和掉落。

Description

一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途

技术领域

本发明属于新材料和输油设备技术领域，涉及一种补贴管及其制备方法、补贴方法和用途，尤其涉及一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途。

背景技术

在工业生产中，大量的油田抽油套管、化工容器以及管路和水路会因腐蚀和地质变动等出现局部破裂和泄漏而失效，其产生了重大社会经济损失。油田每年有10％的油井要报修，国内有上百万口井，全世界上亿口井，这渉及数千亿美元市场，因此，对破裂和泄露的油田抽油管道等进行补贴具有重大的技术经济意义。

较早的补贴技术主要是采用缝波纹管补贴技术，近2年的最新技术是无缝膨涨管补贴，它们都是美国技术，前者补贴不可靠，易掉井，易漏；后者的可靠性虽然增加了，但两种技术均费工、费时、费钱，并且需使用重型机械液压设备，后者还需要使用特殊进口钢材。

热功能好的钛镍合金可以用于补贴技术，专利CN 104060126A提供了一种镍钛系形状记忆合金，所述的镍钛系形状记忆合金由镍、钛、铜、铬、锰以及镉六种金属成分组合而成，所述的镍钛系形状记忆合金中各成分所占重量百分比分别为：所述的镍占60.3％～64.9％，所述的钛占21.4％～22.5％，所述的铜占7.4％～8.3％，所述的铬占2.8％～3.7％，所述的锰占1.9％～2.7％，所述的镉占1.6％～2.5％。但是镍钛合金资源稀缺，价格昂贵，且制备工艺繁杂，现有技术还制造不出20mm粗的无缝管件。现有技术中有将铁基记忆合金用于油田补贴堵漏，但未获得成功，其原因是由于铁基合金记忆效应低下，最大回复变形率仅1～2％，且非热弹性相变回复，并且价格也不非。同时，现有技术中最新膨涨补贴技术所用的管材还是普通钢，其在含硫化氢、湿气大且高温的油田环境中腐蚀严重。

因此，找到一种热弹性相变性能好、耐腐蚀、成本低且制备工艺简单的套管补贴设备是现在亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中补贴材料热弹性相变性能差、易腐蚀、生产困难、加工工艺繁杂和成本高等问题，本发明提供了一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和应用。

通过熔炼、在冷却系统中进行冷却(尤其是定向凝固冷却处理)和热机械处理，使得应用铜基记忆合金制得的补贴管具有良好的热弹性相变性能，并且补贴工艺简单，成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种铜基记忆合金补贴管，所述补贴管采用的铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：

其中，Be的质量百分比可为0.2％、0.21％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.59％或1.6％等；Al的质量百分比可为6％、6.01％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、13.9％或14％等；Mn的质量百分比可为1％、1.01％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、9.99％或10％等；Ga的质量百分比可为0.01％、0.3％、0.5％、0.7％、1.0％、1.3％、1.5％、1.7％、2.0％、2.3％、2.5％、2.7％、2.99％或3％等；杂质的质量百分比可为0、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.099％或0.1％等；余量为Cu。

优选地，所述补贴管采用的铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：

以上所述Al、Mn、Be和Ga四种元素，均能在固态与Cu形成有序的马氏体相变，产生超弹性；Al作为形成超弹性合金的主要元素，Mn能够扩大元素Al在合金中的作用，提高塑性；Ga与Cu在高温下形成β相，能增加合金在磁场作用下的超弹性，Be可以提高合金的超弹性和硬度；并且Cu自身的电位较正，不易被腐蚀，使得合金具有抗硫和硫化氢腐蚀的能力。

同时，所含元素的含量对合金性能也有很大影响，例如当Be质量百分比太少时无记忆性能，其含量太多时，材料太脆；当Ga含量高于3％时会使合金脆化。

以上所述合金成分是根据下列公式进行设计的：

Ms(℃)＝635-43×Al(质量百分比)-302×Be(质量百分比)-18×Mn(质量百分比)-8×Ga(质量百分比)

根据上述公式，根据油井所在地区、修井季节期气温、地质情况来确定所需的回复相变的温度，设计合金成份。其中，相变温度有4个，加热时高温相开始形成点As(马氏体逆转变开始的温度，单位℃)和高温相形成结束点Af(马氏体逆转变终止的温度，单位℃)，降温时低温相开始形成点Ms(马氏体转变开始的温度，单位℃)和降温时低温相形成结束点Ms(马氏体转变结束的温度，单位℃)。本合金的Ms和As间相差10～30℃，As与Af间相差30～50℃，这些均与加工过程中的热机械处理有关，且可以由仪器测出，更精确的数据可由DSC仪(微分差异量热法)测出。

当所述合金处于高温相时，其强度高、弹性好，而低温相软而塑，因此为了使合金具有高强度同时保持良好的弹性，需要合金始终处于高温相。故需要高温相开始形成点As(马氏体逆转变开始的温度，单位℃)和高温相形成结束点Af(马氏体逆转变终止的温度，单位℃)低于材料的使用温度；其马氏体转变开始的温度Ms(℃)更要低于材料的使用温度。

优选地，所述补贴管为壁厚2.5～3.5mm的合金管，其外径比待补贴套管的内径大3～4mm，其在≤0℃的工质中可被推压成花形管；其中，补贴管的壁厚可为2.5mm、2.51mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、7.9mm或8mm等；外径比待补贴套管的内径大3～4mm，例如3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或4mm等。

优选地，所述花形管截面为4～8个外圆弧与4～8个内圆弧相切连接，然后绕管轴心相连形成的一个花形截面，其中外圆弧和内圆弧的个数相等，可为4个、5个、6个、7个或8个。

优选地，所述花形管截面的外圆弧与内圆弧的相切点在一个同心圆上。

优选地，所述花形管的内切圆半径比待补贴的套管半径小1～3mm，例如1mm、1.1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、2mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm、2.9mm或3mm等。

优选地，所述花形管的花瓣数为4～8个，例如4个、5个、6个、7个或8个。

优选地，所述补贴管长为1～5m，例如1m、1.1m、1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m、4.9m或5m等。

优选地，所述补贴管是通过熔炼，然后在冷却系统中进行冷却再经热机械处理制备得到的。

优选地，所述的熔炼为真空熔炼或氩熔炼。

优选地，所述冷却系统为定向凝固冷却系统，其中所述定向凝固冷却尤其指高强度激冷系统，对经过熔炼的金属进行高强度激冷操作，可使材料的最大回复变形率成倍增加，使最大弹性变形量(E％)达到达5～15％。热功能记忆材料的特性是形状最大弹性变形量E％，超过它材料就不能全回复，且差值愈大回复愈少。经过定向凝固冷却系统处理得到定向柱状晶体，所述定向柱状晶体中杂质易排除，结晶紧密，与柱晶垂直方向上强度大。

优选地，所述热机械处理为均化处理、形变热处理、定型热处理和除空位处理；要使制备得到合金具有优异的综合性能，热机械处理是不可或缺的一个步骤。

优选地，所述形变热处理包括热锻、热轧和挤管。

上述铜基记忆合金补贴管的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)根据铜基记忆合金成分称取原料并进行熔炼，然后在冷却系统中进行冷却，制得铸锭；

(2)将步骤(1)得到的铸锭进行热机械处理，得到补贴管。

优选地，步骤(1)中所述的熔炼为真空熔炼或氩熔炼。

优选地，所述真空熔炼的真空度为1～10Pa，例如1Pa、1.1Pa、2Pa、3Pa、4Pa、5Pa、6Pa、7Pa、8Pa、9Pa、9.9Pa或10Pa等。

优选地，所述真空熔炼的温度为1100～1220℃，例如1100℃、1100.1℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1219.9℃或1220℃等。

优选地，所述氩熔炼为：将熔炼抽真空并充入氩气至表压为-0.05～-0.08MPa后进行熔炼，其中所述表压可为-0.05MPa、-0.051MPa、-0.055MPa、-0.06MPa、-0.065MPa、-0.07MPa、-0.075MPa、-0.079MPa或-0.08MPa等。

优选地，所述氩熔炼的温度为1100～1200℃，例如1100℃、1100.1℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1170℃、1180℃、1190℃、1199.9℃或1200℃等。

优选地，所述冷却系统为定向凝固冷却系统。

优选地，所述冷却系统采用干冰或液氮进行冷却。

优选地，所述冷却系统中冷却设备采用金属铜作底。

优选地，步骤(1)中制得的铸锭直径为100～200mm，例如100mm、100.1mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、199.9mm或200mm等；长为50～200mm，例如50mm、50.1mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、199.9mm或200mm等。

优选地，步骤(2)中所述热机械处理为均化处理、形变热处理、定型热处理和除空位处理。

优选地，所述形变热处理包括热锻、热轧和挤管。

优选地，所述均化处理为：将步骤(1)得到的铸锭在840～860℃下保持6～24h，然后进行冷却；所述均化温度可为840℃、840.1℃、843℃、845℃、847℃、850℃、853℃、855℃、857℃、859.9℃或860℃；所述均化处理的保持时间可为6h、6.1h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、23.9h或24h等。

优选地，所述均化处理中冷却为在≤30℃水中或空气中冷却。

优选地，所述形变热处理中的热锻为：将经过均化处理后的铸锭进行锻打，其始轧温度为820～840℃，终止温度为600～620℃；所述延伸处理始轧温度可为820℃、821℃、823℃、825℃、827℃、830℃、833℃、835℃、837℃、839℃或840℃等；所述终止温度可为600℃、603℃、605℃、607℃、610℃、613℃、615℃、617℃或620℃等；对合金进行热锻处理，可以使合金的组织得以延伸，形成定型凝固组织，使合金的弹性变形量大于40％。

优选地，所述形变热处理中的热锻为：将经过均化处理后的铸锭在蒸汽锤中进行锻打。

优选地，所述形变热处理中的热轧为：将经过热锻处理后的铸锭在750～840℃下进行热轧，轧成挤压胚；其中，热轧的温度可为750℃、750.1℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、839.9℃或840℃等。

优选地，所述形变热处理中的挤管为：将经过热轧处理后的挤压胚在820～850℃下挤成直径为80～200mm的管件；其中，挤管温度可为820℃、820.1℃、823℃、825℃、827℃、830℃、833℃、835℃、837℃、840℃、843℃、845℃、847℃、849.9℃或850℃等；管件直径可为80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm等。所述挤管是对挤压胚在820～850℃下正、反向挤压成管件，当管子挤出方向与压头运动方向相同为正向，相反则为反向。

优选地，所述经过挤管得到管件的壁厚为2.5～8mm，长为1～5m；其中，壁厚可为2.5mm、2.51mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、7.99mm或8mm；长可为1m、1.1m、1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m、4.9m或5m等。

优选地，所述定型热处理为：将经过形变热处理后的管件在800～820℃下进行保温，然后进行冷却；其中定型热处理的温度可为800℃、800.1℃、803℃、805℃、807℃、810℃、813℃、815℃、817℃、819.9℃或820℃等。

优选地，所述定型热处理中保温时间为1mm有效厚度保持60～360s，例如60s、60.1s、70s、80s、90s、100s、130s、150s、170s、200s、230s、250s、270s、300s、330s、350s、359.9s或360s等。

优选地，所述定型热处理中冷却为在≤30℃水中或空气中冷却。

优选地，所述除空位处理为：将经过定型热处理的管件在100～150℃下保温30～60min；其中，除空位温度可为100℃、100.1℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、149.9℃或150℃等。除空位处理可以使定型冷却后造成的空位逸出，使合金易于热回复。

上述铜基记忆合金补贴管的补贴方法，所述方法为：

将补贴管在≤0℃的工质中保持20～50min，在保持补贴管的温度≤0℃的情况下将补贴管推压成花形管，保持补贴管的温度≤0℃再使补贴管整体进入待补贴的套管并送至套管漏点，向漏点处充注60～100℃的水或蒸汽使补贴管膨胀完成补贴；

任选地，在保持补贴管的温度≤0℃再使补贴管整体进入待补贴的套管并送至套管漏点后，在套管与补贴管间喷涂橡胶层。

其中，向漏点处充注60～100℃的水或蒸汽，使补贴管的膨胀组件回复膨胀状态，与套管之间形成过盈配合，从而与套管间产生较大的密封压力和摩擦力，从而防止漏油和掉落。

将补贴管在＜0℃的工质中保持20～50min，例如20min、20.1min、25min、30min、35min、40min、45min、49.9min或50min等；水或蒸汽的温度可为60℃、60.1℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、99.9℃或100℃等。

在推压花形管的时候，管件局部产生半径变化，造成材料变形。从未推压时的半径(即原管半径)R₀变成花瓣半径(即管件轴心到外圆弧的距离)R，其形变量ε可由下式计算：

ε＝R₀/R-1÷2R₀/t-1；

推压后的花形管，其ε应小于材料允许的最大形变量E。

优选地，所述≤0℃的工质为冰水或干冰粒。

优选地，所述花形管截面为4～8个外圆弧与4～8个内圆弧相切连接，然后绕管轴心相连形成的一个花形截面，其中外圆弧和内圆弧的个数相等，可为4个、5个、6个、7个或8个。

优选地，所述花形管截面的外圆弧与内圆弧的相切点在一个同心圆上。

优选地，所述花形管的内切圆半径比待补贴的套管半径小1～3mm，例如1mm、1.1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、2mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm、2.9mm或3mm等。

优选地，所述花形管的花瓣数为4～8个，例如4个、5个、6个、7个或8个。

所述的铜基记忆合金补贴管的用途，其应用于油田补漏、容器补漏、化工管路补漏和水路补漏领域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供了一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途，所述铜基记忆合金各元素与Cu形成有效的马氏体相变，提高了补贴管的超弹性；同时，补贴管经过熔炼和高强激冷后，其最大形变量E成倍增加，可达到5～15％；推压成花形管后的形变量ε小于材料最大形变量E，合格。

(2)本发明中的补贴管补贴工艺简单，只需要油田常用的60～100℃的热水或蒸汽就可以使被缩径的补贴管回复膨胀状态，从而与待补贴的套管间产生强大的过盈配合，与套管间产生很大的密封压力和摩擦力，其密封压力可达30MPa，测得40mm长的膨胀圆柱体的摩擦力可达1吨力，可以有效的防止漏油和掉落。

(3)本发明中的补贴管具有很好的抗腐蚀能力，对油田中硫和硫化氢具有较好的抗腐蚀性能，对还原性酸的抗腐蚀性能优于不锈钢，并且在大气和海洋环境中均不易被腐蚀，特别适用于油田。

(4)本发明所述工艺简单，成本低，适于大规模生产。

附图说明

图1是本发明所述铜基记忆合金补贴管的制备工艺过程流程图；

图2是本发明所述铜基记忆合金补贴管的补贴工艺过程流程图；

图3是本发明实施例8中制备得到的花形管的截面图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明所述的实施例采用如图1所示的工艺流程来制备补贴管，采用如图2所示的工艺流程来进行补贴，本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1：补贴管的制备

根据常年平均温度较高的四川地区以及夏季油田温度较高的条件，要求马氏体转变开始的温度Ms为-10℃，其马氏体逆转变开始的温度As为40～50℃，马氏体逆转变终止的温度Af为60～100℃。

(1)设计合金成分：Al：11％，Be：0.38％，Mn：3％，Ga：1％，余量为Cu。计算得到Ms(℃)为-2.67℃，实测As为40～50℃，Af为70～95℃，满足要求。

(2)根据设计出的合金成分将金属Cu、金属Al、金属Mn、金属Be和金属Ga加入真空熔炼炉中进行真空熔炼，其真空度为10Pa，熔炼温度为1180℃，熔炼保温后直接在高强定向凝固冷却设备中浇注成直径为无氧短粗具有柱晶结构的铸锭，其直径为200mm，长约200mm。

(3)热机械处理：将步骤(2)得到的短粗铸锭在840℃下均化6小时然后进行水冷，均匀合金成分；然后将其清洁后进行锻打，始轧温度为830℃，终止温度为610℃，然后在800℃下进行热轧，轧成直径为150mm，长为300mm的挤压胚；挤压胚在1500t的挤压机上，以850℃正挤压成直径143.7mm，长5m，壁厚2.5mm的薄壁管；然后将薄壁管在810℃下保温，保温时间为1mm有效厚度保持200s，再在30℃的水中进行冷却；冷却后在150℃下保温30min进行除空位处理；然后进行冷矫直，直度为0.1mm/米，切头尾，定尺4～5m，得到补贴管。所得补贴管其所含金属元素的质量百分比为：Al：11％，Be：0.38％，Mn：3％，Ga：1％，余量为Cu；其外径比待补贴套管的内径大3.5mm；经测试，其弹性变形量为6％。

实施例2：补贴管的制备

(1)设计合金成分，得出所含金属元素的质量百分比为：Al：10％，Be：0.3％，Mn：2％，Ga：0.1％，余量为Cu。

(2)除真空度为1Pa外，熔炼温度为1100℃，其他步骤均与实施例1中的步骤(2)相同，得到的铸锭，其直径为150mm，长约100mm。

(3)热机械处理：除均化处理温度为850℃，均化时间为12h；热锻的始轧温度为840℃，终止温度为620℃；热轧温度为750℃；在830℃反挤压成直径200mm，壁厚为4mm，长3m的薄壁管；定型温度为800℃，定型时间为1mm有效厚度保持360s；除空位处理温度为130℃，时间50min外，其他步骤均与实施例1中的步骤(3)相同。所得补贴管所含金属元素的质量百分比为：Al：10％，Be：0.3％，Mn：2％，Ga：0.1％，余量为Cu；其外径比待补贴套管的内径大4mm；测试其弹性变形量为5％。

实施例3：补贴管的制备

(1)设计合金成分，得出所含金属元素的质量百分比为：Al：12％，Be：0.6％，Mn：4％，Ga：1％，余量为Cu。

(2)除真空度为8Pa外，熔炼温度为1220℃，其他步骤均与实施例8中的步骤(2)相同，得到的铸锭，其直径为100mm，长约50mm。

(3)热机械处理：除均化处理温度为860℃，均化时间为24h；热锻的始轧温度为820℃，终止温度为600℃；热轧温度为840℃；在820℃反挤压成直径80mm，壁厚为3.5mm，长1m的薄壁管；定型温度为820℃，定型时间为1mm有效厚度保持60s；除空位处理温度为100℃，时间60min外，其他步骤均与实施例1中的步骤(3)相同。所得补贴管其所含金属元素的质量百分比为：Al：12％，Be：0.6％，Mn：4％，Ga：1％，余量为Cu；其外径比待补贴套管的内径大3；经测试，其弹性变形量为6％。

实施例4：补贴管的制备

除步骤(2)中采用氩熔炼，先抽真空至4～5Pa然后充入氩气至表压为-0.05MPa外，其他步骤均与实施例1相同，所得补贴管的弹性形变量为5％。

实施例5：补贴管的制备

除步骤(2)中采用氩熔炼，先抽真空至4～5Pa然后充入氩气至压力为-0.07MPa外，其他步骤均与实施例1相同，所得补贴管的弹性形变量为5％。

实施例6：补贴管的制备

除步骤(2)中采用氩熔炼，先抽真空至4～5Pa然后充入氩气至压力为-0.08MPa外，其他步骤均与实施例1相同，所得补贴管的弹性形变量为6％。

实施例7：补贴管的制备

除步骤(2)中采用普通冷却方法进行冷却外，其他步骤均与实施例1相同，所得补贴管的弹性形变量为3％。

实施例8：补贴管的补贴方法

采用实施例1中制备得到的补贴管进行补贴，其补贴工艺流程如图2中所示。

将补贴管在-76℃干冰粒中保持30min，同时将压缩花形模也在干冰中保持并用40t压机压头推压出4个花瓣，花形管的内切圆半径比待补贴的套管半径小1～3mm，综合外径为122～123mm，其中，最大推压力为20吨力，推压速度为100m/min，所得花形管截面图如图3所示。花形补贴管表面喷涂橡胶层0.1mm，补贴管在干冰中保持，当天用8小时运送到油田现场，在现场用油田送料设备装入套管，送至漏点(地下300m左右)，在套管和补贴管漏点处充注100℃的蒸汽，膨胀组件回复变形涨大，与套管形成过盈配合。

其中，所述花形管的花瓣半径(即管件轴心到外圆弧的距离)R为20mm，原管半径)R₀为64.15mm，计算形变量ε为3.48％，小于材料最大形变量E(5～8％)，合格。

经测试，所述补贴管的摩擦力为30吨力，密封压力达18MPa；装配补贴完成后输送设备退出井口。

实施例9：补贴管的补贴方法

采用实施例1中制备得到的补贴管进行补贴，其补贴工艺流程如图2中所示。

除在冰水中保持50min，推压出5个花瓣，充注80℃的热水外，其他步骤均与实施例8中相同，所述花形管的形变量ε为3.21％，小于材料最大形变量E(5～8％)，合格。

经测试，40mm长的补贴管的摩擦力为1.2吨力，密封压力达28MPa；装配补贴完成后输送设备退出井口。

实施例10：补贴管的补贴方法

采用实施例1中制备得到的补贴管进行补贴，其补贴工艺流程如图2中所示。

除在冰水中保持20min，推压出8个花瓣，充注60℃的热水外，其他步骤均与实施例8中相同，所述花形管的形变量ε为3.37％，小于材料最大形变量E(5～8％)，合格。

经测试，40mm长的补贴管的摩擦力为1吨力，密封压力达20MPa；装配补贴完成后输送设备退出井口。

对比例1：

除步骤(2)中进行熔炼后不采用冷却系统进行冷却外，其他步骤均与实施例1中相同，所得补贴管的弹性形变量为2.5％。

以该补贴管进行补贴，其摩擦力为0.5吨力，密封压力为6PMa。

综合实施例1-10和对比例1可以看出，本发明所述制备补贴管所采用的合金中各元素与Cu形成有效的马氏体相变，并沿轴向形成柱状晶组织，提高了补贴管的超弹性；同时，补贴管经过熔炼和高强激冷后，其最大形变量E成倍增加，可达到5～15％；推压成花形管后的形变量ε小于材料最大形变量E，合格。本发明中的补贴管补贴工艺简单，只需要油田常用的60～100℃的热水或蒸汽就可以使被缩经的补贴管回复膨胀状态，从而与待补贴的套管间产生强大的过盈配合，从而与套管间产生很大的密封压力和摩擦力，防止漏油和掉落；本发明中的补贴管具有很好的抗腐蚀能力，对油田中硫和硫化氢具有较好的抗腐蚀性能，对还原性酸的抗腐蚀性能优于不锈钢，并且在大气和海洋环境中均不宜被腐蚀，特别适用于油田。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种铜基记忆合金补贴管，其特征在于，所述补贴管采用的铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：

2.根据权利要求1所述的铜基记忆合金补贴管，其特征在于，所述补贴管采用的铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：

3.根据权利要求1或2所述的铜基记忆合金补贴管，其特征在于，所述补贴管为壁厚2.5～3.5mm的合金管，其外径比待补贴套管的内径大3～4mm，其在≤0℃的工质中可被推压成花形管；

优选地，所述花形管截面为4～8个外圆弧与4～8个内圆弧相切连接，然后绕管轴心相连形成的一个花形截面；

优选地，所述花形管截面的外圆弧与内圆弧的相切点在一个同心圆上；

优选地，所述花形管的内切圆半径比待补贴的套管半径小1～3mm；

优选地，所述花形管的花瓣数为4～8个；

优选地，所述补贴管长为1～5m；

优选地，所述补贴管是通过熔炼，然后在冷却系统中进行冷却再经热机械处理制备得到的；

优选地，所述的熔炼为真空熔炼或氩熔炼；

优选地，所述冷却系统为定向凝固冷却系统；

优选地，所述热机械处理为均化处理、形变热处理、定型热处理和除空位处理；

优选地，所述形变热处理包括热锻、热轧和挤管。

4.根据权利要求1-3任一项所述的铜基记忆合金补贴管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)根据权利要求1或2所述的铜基记忆合金成分称取原料并进行熔炼，然后在冷却系统中进行冷却，制得铸锭；

(2)将步骤(1)得到的铸锭进行热机械处理，得到补贴管。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的熔炼为真空熔炼或氩熔炼；

优选地，所述真空熔炼的真空度为1～10Pa；

优选地，所述真空熔炼的温度为1100～1220℃；

优选地，所述氩熔炼为：将熔炼抽真空并充入氩气至表压为-0.05～-0.08MPa后进行熔炼；

优选地，所述氩熔炼的温度为1100～1200℃；

优选地，所述冷却系统为定向凝固冷却系统；

优选地，所述冷却系统采用干冰或液氮进行冷却；

优选地，所述冷却系统中冷却设备采用金属铜作底座；

优选地，步骤(1)中制得的铸锭直径为100～200mm，长为50～200mm。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热机械处理为均化处理、形变热处理、定型热处理和除空位处理；

优选地，所述形变热处理包括热锻、热轧和挤管。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述均化处理为：将步骤(1)得到的铸锭在840～860℃下保持6～24h，然后进行冷却；

优选地，所述均化处理中冷却为在≤30℃水中或空气中冷却；

优选地，所述形变热处理中的热锻为：将经过均化处理后的铸锭进行锻打，其始轧温度为820～840℃，终止温度为600～620℃；

优选地，所述形变热处理中的热锻为：将经过均化处理后的铸锭在蒸汽锤中进行锻打；

优选地，所述形变热处理中的热轧为：将经过热锻处理后的铸锭在750～840℃下进行热轧，轧成挤压胚；

优选地，所述形变热处理中的挤管为：将经过热轧处理后的挤压胚在820～850℃下挤成直径为80～200mm的管件；

优选地，所述经过挤管得到管件的壁厚为2.5～8mm，长为1～5m；

优选地，所述定型热处理为：将经过形变热处理后的管件在800～820℃下进行保温，然后进行冷却；

优选地，所述定型热处理中保温时间为1mm有效厚度保持60～360s；

优选地，所述定型热处理中冷却为在≤30℃水中或空气中冷却；

优选地，所述除空位处理为：将经过定型热处理的管件在100～150℃下保温30～60min。

8.根据权利要求1-3任一项所述的铜基记忆合金补贴管的补贴方法，其特征在于，所述方法为：

将补贴管在≤0℃的工质中保持20～50min，在保持补贴管的温度≤0℃的情况下将补贴管推压成花形管，保持补贴管的温度≤0℃再使补贴管整体进入待补贴的套管并送至套管漏点，向漏点处充注60～100℃的水或蒸汽使补贴管膨胀完成补贴；

任选地，在保持补贴管的温度≤0℃再使补贴管整体进入待补贴的套管并送至套管漏点后，在套管与补贴管间喷涂橡胶层。

9.根据权利要求8所述的补贴方法，其特征在于，所述≤0℃的工质为冰水或干冰粒；

优选地，所述花形管截面为4～8个外圆弧与4～8个内圆弧相切连接，然后绕管轴心相连形成的一个花形截面；

优选地，所述花形管截面的外圆弧与内圆弧的相切点在一个同心圆上；

优选地，所述花形管的内切圆半径比待补贴的套管半径小1～3mm；

优选地，所述花形管的花瓣数为4～8个。

10.根据权利要求1-3任一项所述的铜基记忆合金补贴管的用途，其应用于油田补漏、容器补漏、化工管路补漏和水路补漏领域。