CN111020157B - 一种高铬双相钢膨胀管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及种高铬双相钢膨胀管制备技术领域，具体为一种高铬双相钢膨胀管的制备方法。对高铬双相钢膨胀管采用电磁感应正火，利用本发明设计的机构对管材内壁进行研磨以及对管材内壁表面进行固体润滑膜涂敷等工艺，在适当降低材料屈服强度的前提下，增加成品管材的表面硬度和光洁度，防止双相不锈钢管材在膨胀过程中出现表面鳞化和材料堆积现象，达到降低和稳定膨胀力的效果，保证了膨胀施工的顺利进行，经实际测试，通过本工艺处理的高铬双相钢膨胀管，在膨胀过程中压力比未处理过的材料低30%左右，同时随着膨胀长度的增加，膨胀压力保持不变，使得高铬双相不锈钢膨胀管大长度大膨胀率的安装施工成为可能，拓宽了高铬双相不锈钢膨胀管的应用范围。

Description

一种高铬双相钢膨胀管的制备方法
技术领域
本发明涉及种高铬双相钢膨胀管制备技术领域，具体为一种高铬双相钢膨胀管的制备方法。
背景技术
随着石油天然气行业对高含酸性气体（CO2，H2S）天然气藏的开发，高铬双相钢的套管、油管得到了广泛的应用。利用膨胀管对这些高铬双相钢套管、油管的进行修复，已经得到一定的应用。但是传统的低碳钢膨胀管因为其抗腐蚀性能较差，不适用于高含酸性气体的天然气藏。而高铬的管材，如2205双相钢，2507双相钢，虽然整体的延展性较高，但是材料的屈服强度也较高(>580 MPa)，同时，双相钢材料的表面硬度较小（HB < 200）,即使经过固溶处理，其硬度也只能小幅提高（HB < 250）。因此，高铬双相钢再膨胀过程中，膨胀压力很大（140*7的2205双相钢，膨胀率12%时的膨胀力最高可达40MPa）；同时由于高铬双相钢表面硬度较小，在膨胀过程中容易形成金属堆积，更会造成膨胀压力异常增加甚至卡锥等事故，增加施工风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，克服前述现有技术的不足，在适当降低材料屈服强度的前提下，增加成品管材的表面硬度和光洁度，防止双相不锈钢管材在膨胀过程中出现表面鳞化和材料堆积现象，达到降低和稳定膨胀力的效果。
本发明的技术方案为：
一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，包括如下步骤：
（1）高铬双相不锈钢膨胀管高温淬火处理：将高铬双相不锈钢膨胀管至于电磁感应加热炉中，加热到1250℃以上后冷却，将高铬双相不锈钢膨胀管的屈服强度由原始母材的580MPa以上调整到400-480MPa之间；
（2）高铬双相不锈钢膨胀管内表面硬化处理：高温淬火处理的高铬双相不锈钢膨胀管经初步清洗后涂覆润滑脂，采用表面硬化机器对高铬双相不锈钢膨胀管进行表面硬化，将其表面硬度从HB <200 增加到 HB >300，同时其内壁的光洁度提高到0.8左右；
（3）高铬双相不锈钢膨胀管内表面固体润滑膜涂敷：采用惰性水溶液对管材内壁进行清洗，常温风干，1.05-1.1大气压的高压空气对管材内壁进行吹扫，配置固体覆膜溶剂，根据每次涂敷管子的尺寸和数量，用浓度96%以上的乙醇，对配置好的固体覆膜溶剂进行1：10稀释，用1.05-1.1大气压的高压空气对最终调配好的固体覆膜溶剂进行雾化并喷涂，计算并控制喷涂量，确保喷涂完成的覆膜厚度为4-6μm，喷涂完成2小时后，用经过除湿的1.05-1.1大气压的高压空气对管材的内壁进行吹干，吹干后进行管材端口的封口保护，即可。
优选的，所述步骤（2）中，根据每根高铬双相不锈钢膨胀管长度的不同，在其两端和周身上夹持固定装置，以减少不锈钢膨胀管在加工过程中由于震动而造成的加工处理缺陷。
优选的，所述步骤（2）中，安装三轴控制系统，安装三轴控制系统连接滚珠总成工具，将滚珠总成工具放置于夹持固定后的高铬双相不锈钢膨胀管内壁中，并进行驱动，使滚珠总成工具在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转，转速为50-60转/分钟，轴向前进速度约为1.5-2米/分钟；处理过程中持续调整三轴控制系统，以此均匀的对不锈钢内壁进行硬化。
优选的，所述述滚珠总成工具为圆柱体结构，其外表面上从外向内依次设有第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体，且第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体的外径大小依次递增；所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体均由滚珠组成；所述滚珠设有多个且均匀的分布于与之对应的滚珠总成工具的外周上。
优选的，所述第一滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；所述第二滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第三滚体的外径等于不锈钢膨胀管的内径；所述第四滚体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第五滚珠体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.05mm。
优选的，所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体等距的分布于滚珠总成工具的轴向方向上，且相邻之间的间距为6-10cm。
优选的，所述步骤（3）中固体覆膜溶剂主要由如下体积份数的原料组成：酚醛树脂24-25份、结晶石墨润滑剂12-15份、油基附着力增强剂4-5份，丁酮溶剂30-35份和二硫化钼润滑脂30-35份，将上述组分至于水中配置成质量分数为30-35%的溶液，即得固体覆膜溶剂。
优选的，所述步骤（1）中高铬双相不锈钢膨胀管加热后的冷却方式为利用管材自身热容进行控制冷却，或为采用喷雾冷却。
优选的，所述步骤（2）中涂覆润滑脂的厚度为0.05±0.005mm。
本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明的一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，对高铬双相钢膨胀管采用电磁感应正火、利用本发明设计的机构对管材内壁进行研磨以及对管材内壁表面进行固体润滑膜涂敷等工艺，在适当降低材料屈服强度的前提下，增加成品管材的表面硬度和光洁度，防止双相不锈钢管材在膨胀过程中出现表面鳞化和材料堆积现象，达到降低和稳定膨胀力的效果，保证了膨胀施工的顺利进行，经实际测试，通过本工艺处理的高铬双相钢膨胀管，在膨胀过程中压力比未处理过的材料低30%左右，同时随着膨胀长度的增加，膨胀压力保持不变，这样使得高铬双相不锈钢膨胀管大长度大膨胀率的安装施工成为可能，极大的拓宽了高铬双相不锈钢膨胀管的应用范围。
附图说明
图1为本发明高铬双相不锈钢膨胀管内表面硬化处理示意图。
图2为本发明高铬双相不锈钢膨胀管内表面硬化处理采用的滚珠总成工具的结构示意图。
其中，1三轴控制系统，2滚珠总成工具，3不锈钢膨胀管,4固定装置,5第一滚体,6第二滚体,7第三滚体,8第四滚体,9第五滚体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，包括如下步骤：
（1）高铬双相不锈钢膨胀管高温淬火处理：将高铬双相不锈钢膨胀管至于电磁感应加热炉中，加热到1250℃以上后冷却，将高铬双相不锈钢膨胀管的屈服强度由原始母材的580MPa以上调整到400-480MPa之间；
（2）高铬双相不锈钢膨胀管内表面硬化处理：高温淬火处理的高铬双相不锈钢膨胀管经初步清洗后涂覆润滑脂，涂覆润滑脂的厚度为0.05mm，采用表面硬化机器对高铬双相不锈钢膨胀管进行表面硬化，将其表面硬度从HB <200 增加到 HB >300，同时其内壁的光洁度提高到0.8左右；
（3）高铬双相不锈钢膨胀管内表面固体润滑膜涂敷：采用惰性水溶液对管材内壁进行清洗，常温风干，1.05-1.1大气压的高压空气对管材内壁进行吹扫，配置固体覆膜溶剂，根据每次涂敷管子的尺寸和数量，用浓度96%以上的乙醇，对配置好的固体覆膜溶剂进行1：10稀释，用1.05-1.1大气压的高压空气对最终调配好的固体覆膜溶剂进行雾化并喷涂，计算并控制喷涂量，确保喷涂完成的覆膜厚度为4-6μm，喷涂完成2小时后，用经过除湿的1.05-1.1大气压的高压空气对管材的内壁进行吹干，吹干后进行管材端口的封口保护，即可。
本实施例中，步骤（2）中根据每根高铬双相不锈钢膨胀管长度的不同，在其两端和周身上夹持固定装4置，以减少不锈钢膨胀管3在加工过程中由于震动而造成的加工处理缺陷。步骤（2）中，安装三轴控制系统1，三轴控制系统1连接滚珠总成工具2，将滚珠总成工具2放置于夹持固定后的高铬双相不锈钢膨胀管内壁中，并进行驱动，使滚珠总成工具2在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转，转速为50-60转/分钟，轴向前进速度约为1.5-2米/分钟；处理过程中持续调整三轴控制系统1，以此均匀的对不锈钢膨胀管3内壁进行硬化。
本实施例中，所述述滚珠总成工具2为圆柱体结构，其外表面上从外向内依次设有第一滚体5、第二滚体6、第三滚体7、第四滚体8和第五滚体9，且第一滚体5、第二滚体6、第三滚体7、第四滚体8和第五滚体9的外径大小依次递增；所述第一滚体5、第二滚体6、第三滚体7、第四滚体8和第五滚体9均由滚珠组成；所述滚珠设有多个且均匀的分布于与之对应的滚珠总成工具2的外周上。所述第一滚体5的外径小于不锈钢膨胀管3的内径0.05mm；所述第二滚体6的外径小于不锈钢膨胀管3的内径0.02mm；所述第三滚体7的外径等于不锈钢膨胀管3的内径；所述第四滚体8的外径大于不锈钢膨胀管3的内径0.02mm；所述第五滚珠体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.05mm。所述第一滚体5、第二滚体6、第三滚体7、第四滚体8和第五滚体9等距的分布于滚珠总成工具2的轴向方向上，且相邻之间的间距为6-10cm。
本实施例中，所述步骤（3）中固体覆膜溶剂主要由如下体积份数的原料组成：酚醛树脂24-25份、结晶石墨润滑剂12-15份、油基附着力增强剂4-5份，丁酮溶剂30-35份和二硫化钼润滑脂30-35份，将上述组分至于水中配置成质量分数为30-35%的溶液，即得固体覆膜溶剂。
本实施例中，所述步骤（1）中高铬双相不锈钢膨胀管加热后的冷却方式为利用管材自身热容进行控制冷却，或为采用喷雾冷却。
实验例1
采用通过实施例1中的一种高铬双相钢膨胀管的制备方法制备的2205双相钢样品与未经处理的2205双相钢样品进行性能测试比对，测试结果对比如表1所示：
表1
测试项目 未经处理的2205双相钢样品 实施例1处理后的2205双相钢样品 备注
屈服强度 >580 MPa ~450 MPa 无
表面硬度 < HB 200 >HB 300 无
膨胀压力 启动压力26MPa, 每膨胀0.10米压力增加1MPa 启动压力22MPa,膨胀测试12米，压力维持不变 测试品为140*7，2205双相钢
由表1可以明显看出，通过本工艺处理的高铬双相钢膨胀管，在膨胀过程中压力比未处理过的材料低30%左右，同时随着膨胀长度的增加，膨胀压力保持不变，这样使得高铬双相不锈钢膨胀管大长度大膨胀率的安装施工成为可能，极大的拓宽了高铬双相不锈钢膨胀管的应用范围。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）高铬双相不锈钢膨胀管高温淬火处理：将高铬双相不锈钢膨胀管置于电磁感应加热炉中，加热到1250℃以上后冷却，将高铬双相不锈钢膨胀管的屈服强度由原始母材的580MPa以上调整到400-480MPa之间；
（2）高铬双相不锈钢膨胀管内表面硬化处理：高温淬火处理的高铬双相不锈钢膨胀管经初步清洗后涂覆润滑脂，采用表面硬化机器对高铬双相不锈钢膨胀管进行表面硬化，将其表面硬度从HB <200 增加到 HB >300，同时其内壁的光洁度提高到0.8左右；
（3）高铬双相不锈钢膨胀管内表面固体润滑膜涂敷：采用惰性水溶液对管材内壁进行清洗，常温风干，1.05-1.1大气压的高压空气对管材内壁进行吹扫，配置固体覆膜溶剂，根据每次涂敷管子的尺寸和数量，用浓度96%以上的乙醇，对配置好的固体覆膜溶剂进行1：10稀释，用1.05-1.1大气压的高压空气对最终调配好的固体覆膜溶剂进行雾化并喷涂，计算并控制喷涂量，确保喷涂完成的覆膜厚度为4-6μm，喷涂完成2小时后，用经过除湿的1.05-1.1大气压的高压空气对管材的内壁进行吹干，吹干后进行管材端口的封口保护，即可；
所述步骤（2）中，安装三轴控制系统，三轴控制系统连接滚珠总成工具，将滚珠总成工具放置于夹持固定后的高铬双相不锈钢膨胀管内壁中，并进行驱动，使滚珠总成工具在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转，转速为50-60转/分钟，轴向前进速度为1.5-2米/分钟；处理过程中持续调整三轴控制系统，以此均匀的对不锈钢膨胀管内壁进行硬化；
所述滚珠总成工具为圆柱体结构，其外表面上从外向内依次设有第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体，且第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体的外径大小依次递增；所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体均由滚珠组成；所述滚珠设有多个且均匀的分布于与之对应的滚珠总成工具的外周上；
所述第一滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；所述第二滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第三滚体的外径等于不锈钢膨胀管的内径；所述第四滚体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第五滚体 的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；
所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体等距的分布于滚珠总成工具的轴向方向上，且相邻之间的间距为6-10cm。
2.根据权利要求1所述的一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，根据每根高铬双相不锈钢膨胀管长度的不同，在其两端和周身上夹持固定装置，以减少不锈钢膨胀管在加工过程中由于震动而造成的加工处理缺陷。
3.根据权利要求1所述的一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中固体覆膜溶剂主要由如下体积份数的原料组成：酚醛树脂24-25份、结晶石墨润滑剂12-15份、油基附着力增强剂4-5份，丁酮溶剂30-35份和二硫化钼润滑脂30-35份，将上述组分置于水中配置成质量分数为30-35%的溶液，即得固体覆膜溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中高铬双相不锈钢膨胀管加热后的冷却方式为利用管材自身热容进行控制冷却，或为采用喷雾冷却。
5.根据权利要求1所述的一种高铬双相钢膨胀管的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中涂覆润滑脂的厚度为0.05±0.005mm。
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