CN114278792B - 不锈钢管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢管及其制备方法，用于解决相关技术中合金钢管的强度、硬度、耐磨性以及疲劳寿命等性能较差的问题。该不锈钢管包括：卷曲部；以及第一焊接部，所述第一焊接部用于连接所述卷曲部；所述第一焊接部沿所述不锈钢管的长度方向延伸；其中，所述第一焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。本发明提供的不锈钢管的第一焊接部具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高疲劳寿命，因而，不锈钢管整管的强度、硬度、耐磨性以及疲劳寿命等性能较好，能够应用于深井高压井等复杂环境的含油井中。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采设备领域，尤其涉及一种不锈钢管及其制备方法。
背景技术
在油气田开采作业中，合金钢管可以用作将原油和天然气从油气层运输到地表的管道，它用以承受开采过程中产生的压力。随着油气田的不断开发，深井高压井及复杂腐蚀环境的含油井不断增多，使合金钢管的作业工况日益恶化，对合金钢管性能的要求也越来越高。
相关技术中，常用的油气田开采的合金钢管通常采用合金钢带焊接形成，焊接位置处的金相组织为魏氏组织，晶粒粗大，性能较差，导致得到的合金钢管的强度、硬度、耐磨性以及疲劳寿命等均不理想，从而制约了合金钢管在油气田开采领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢管及其制备方法，用于解决相关技术中合金钢管的强度、硬度、耐磨性以及疲劳寿命等性能较差的问题。
为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
第一方面，本发明的一些实施例提供了一种不锈钢管，包括：卷曲部；以及第一焊接部，所述第一焊接部用于连接所述卷曲部；所述第一焊接部沿所述不锈钢管的长度方向延伸；其中，所述第一焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
在一些实施例中，所述卷曲部的数量为至少两个，至少两个所述卷曲部沿所述不锈钢管的长度方向依次排布；所述不锈钢管还包括位于相邻的两个所述卷曲部之间的第二焊接部；所述第二焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
在一些实施例中，所述第一焊接部的金相组织的晶粒度大于或等于12级；和/或，所述第二焊接部的金相组织的晶粒度大于或等于12级。
在一些实施例中，所述不锈钢管的屈服强度为700MPa～1150MPa；和/或，所述不锈钢管的抗拉强度为750MPa～1250MPa；和/或，所述不锈钢管的硬度为22HRC～40HRC。
在一些实施例中，所述不锈钢管的材质为马氏体不锈钢。
在一些实施例中，所述卷曲部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
第二方面，本发明的一些实施例还提供了一种不锈钢管的制备方法，包括：将钢带卷曲形成卷曲部；对所述卷曲部两端进行焊接形成初始第一焊接部，所述初始第一焊接部将所述卷曲部两端连接以形成钢管；以及对所述钢管依次进行退火、淬火和回火处理，以使所述初始第一焊接部形成第一焊接部，得到所述不锈钢管；其中，所述第一焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
在一些实施例中，所述淬火处理包括：将所述钢管加热至第一温度后，通过冷却介质对所述钢管进行冷却。
在一些实施例中，所述第一温度为920℃～1100℃，冷却后所述钢管的温度为150℃～200℃。
在一些实施例中，所述回火处理包括：将所述钢管加热至第二温度后，对所述钢管进行冷却。
在一些实施例中，所述第二温度为200～800℃，冷却后所述钢管的温度小于35℃。
在一些实施例中，在将钢带卷曲形成卷曲部之前，所述制备方法还包括：通过焊接将至少两条所述钢带沿第一方向依次进行拼接，在相邻的两个所述钢带之间形成初始第二焊接部；其中，所述第一方向沿所述不锈钢管的长度方向延伸；以及在对所述钢管依次进行退火、淬火和回火处理的同时，对所述初始第二焊接部依次进行退火、淬火和回火处理，得到第二焊接部。
在一些实施例中，在形成所述初始第二焊接部之后，在对所述钢管依次进行退火、淬火和回火处理之前，所述制备方法还包括：对所述初始第二焊接部进行热处理和碾压处理。
本发明提供的不锈钢管及其制备方法具有如下有益效果：
本发明提供的不锈钢管，由于其包括卷曲部以及连接卷曲部的第一焊接部，第一焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体，相对于相关技术中合金钢管的焊接部位的魏氏组织，回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高疲劳寿命。因而，不锈钢管整管的强度、硬度、耐磨性以及疲劳寿命等性能较好，能够应用于深井高压井等复杂环境的含油井中。
本发明提供的不锈钢管的制备方法，由于其制备的不锈钢管为上述任一实施例所述的不锈钢管，因此，具有相同的技术效果，不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明一些实施例的一种不锈钢管的三维结构图；
图2为根据本发明一些实施例的一种不锈钢管的外观主视图；
图3为根据本发明一些实施例的一种不锈钢管的第一焊接部的焊缝和第二焊接部的焊缝的显微金相组织图(放大倍数为1000倍)；
图4为根据本发明一些实施例的一种不锈钢管的第一焊接部的热影响区和第二焊接部的热影响区的显微金相组织图(放大倍数为1000倍)；
图5为根据本发明一些实施例的一种不锈钢管的焊接部以外区域的显微金相组织图(放大倍数为1000倍)；
图6为根据本发明一些实施例的一种不锈钢管的制备方法的流程图；
图7为根据本发明一些实施例的初始第一焊接部的显微金相组织图(放大倍数为1000倍)；
图8为根据本发明一些实施例的初始第二焊接部的显微金相组织图(放大倍数为1000倍)；
图9为根据本发明又一些实施例的一种不锈钢管的制备方法的流程图。
附图标记：100-不锈钢管；1-卷曲部；2-第一焊接部；2a-初始第一焊接部；3-第二焊接部；3a-初始第二焊接部。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
参见图1和图2，本发明的一些实施例提供了一种不锈钢管100，不锈钢管100包括：卷曲部1以及用于连接卷曲部1的第一焊接部2。其中，第一焊接部2的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
第一焊接部2顾名思义就是通过焊接形成的连接部，在具体制作过程中，可以将钢带卷曲，并将钢带卷曲后相对的两端在高温的作用下至融化状态，温度降低后，融化部分凝结焊在一起，即可形成第一焊接部2。该第一焊接部2是通过将钢带的两端进行焊接并进行热处理得到的，也即该第一焊接部2的未进行热处理前的材质与钢带其余部位的材质相同，示例的，钢带的材质为马氏体不锈钢，该第一焊接部2的未进行热处理前的材质也为马氏体不锈钢。
本发明提供的不锈钢管100，由于其包括卷曲部1以及连接卷曲部1的第一焊接部2，第一焊接部2的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体，相对于相关技术中合金钢管的焊接部位的魏氏组织，回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高疲劳寿命。因而，不锈钢管100整管的强度、硬度、耐磨性以及疲劳寿命等性能较好，能够应用于深井高压井等复杂环境的含油井中。
在一些实施例中，不锈钢管100的材质为马氏体不锈钢。由于马氏体不锈钢能够通过热处理得到回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体，且马氏体不锈钢中具有适量的提高耐蚀性能的化学元素Cr，故马氏体不锈钢制备的不锈钢管100具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高疲劳寿命，且在含有CO2、Cl-、H2S等的严酷的腐蚀环境下，具有较好的耐腐蚀性能和耐应力腐蚀开裂性能，能够应用于深井高压井及复杂腐蚀环境的含油井中。
示例性的，不锈钢管100的成分包括C、Mn、Cr、P、S和Fe；其中，按照质量百分比，C：0.10％～0.20％；Mn：0.5％-1.5％；Cr：11.5％～13.5％；Si：0.50～1.0％；P：≤0.035％；S：≤0.03％；其余为Fe。
在本申请的不锈钢管100中，各化学元素的作用如下：
C：C在马氏体不锈钢中作为奥氏体形成元素，可以通过提高C含量增加马氏体不锈钢在高温下奥氏体化的百分数，继而获得回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体，提高不锈钢管100的强度。
Cr：Cr是马氏体不锈钢中提高耐蚀性能的基本元素，Cr是确保不锈钢管100在含有CO2、Cl-、H2S等的严酷的腐蚀环境下的耐腐蚀性和耐应力腐蚀开裂性所必需的重要元素。此外，当Cr的含量在适当的范围内时，可以通过淬火处理稳定金相组织，形成马氏体。
Mn：在马氏体不锈钢中，Mn可以有效地提高钢的强度，另外，它还是奥氏体形成元素，具有可以通过淬火处理稳定金相组织、形成马氏体的效果。
Si：在马氏体不锈钢中，Si是炼钢过程中重要的脱氧剂。
P：P是杂质元素，对马氏体不锈钢的韧性具有明显的不利影响，并且使得不锈钢管100在含有CO2等腐蚀环境下的耐腐蚀性恶化。因此，P的含量越低越好。
S：S同样属于杂质元素，对于马氏体不锈钢的热加工性能具有明显的不利影响。因此，S含量越低越好。
参见图1和图2，在一些实施例中，第一焊接部2沿不锈钢管100的长度方向延伸。
需要说明的是，第一焊接部2的延伸方向可以与不锈钢管100的轴线平行，也可以不与不锈钢管100的轴线平行，本申请对此不作具体限定。
在一些实施例中，第一焊接部2的金相组织的晶粒度大于或等于12级。如此，第一焊接部2的晶粒比较细小，单位体积第一焊接部2内晶界的数量比较多，位错移动时的阻力较大，使第一焊接部2的塑性变形抗力增加，从而保证了第一焊接部2的性能，进而保证了不锈钢管100整管的性能。
参见图1和图2，在一些实施例中，卷曲部1的数量为至少两个，至少两个卷曲部1沿不锈钢管100的长度方向依次排布；不锈钢管100还包括位于相邻的两个卷曲部1之间的第二焊接部3；第二焊接部3的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。如此，第二焊接部3具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高疲劳寿命，保证了第二焊接部3的性能，进而保证了不锈钢管100整管的性能。此外，多个卷曲部1通过第二焊接部3连接，使得不锈钢管100整管的长度可以达到上千米以形成无接头的连续油管，可以缠绕在滚筒上，连续下井或起出，有利于降低油气田的作业成本，且使作业简单省时、安全可靠，可以应用于冲砂、洗井、测井、完井及钻井等多个领域。
示例性的，第二焊接部3沿不锈钢管100的周向延伸。
在一些实施例中，第二焊接部3的金相组织的晶粒度大于或等于12级。如此，第二焊接部3的晶粒比较细小，单位体积第二焊接部3内晶界的数量比较多，位错移动时的阻力较大，使第二焊接部3的塑性变形抗力增加，从而保证了第二焊接部3的性能，进而保证了不锈钢管100整管的性能。
在一些实施例中，卷曲部1的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。如此，如图3至图5所示，不锈钢管100的各处的金相组织可以为相同的均匀的金相组织，不锈钢管100整管的性能均匀一致，具有高强度、高硬度、高耐磨性、高疲劳寿命以及优良的耐腐蚀性能，保证了其在深井、高压井及复杂腐蚀环境的含油井中作业的可靠性。
在一些实施例中，卷曲部1的金相组织的晶粒度大于或等于12级。如此，卷曲部1的晶粒比较细小，单位体积卷曲部1内晶界的数量比较多，位错移动时的阻力较大，使卷曲部1的塑性变形抗力增加，从而保证了卷曲部1的性能，进而保证了不锈钢管100整管的性能。
在一些实施例中，不锈钢管100的屈服强度为700MPa～1150MPa。如此，不锈钢管100具有较大的抵抗微量塑性变形的应力，保证了在深井、高压井及复杂腐蚀环境的含油井中作业的可靠性。
在一些实施例中，不锈钢管100的抗拉强度为750MPa～1250MPa。如此，不锈钢管100具有较大的断裂抗力，保证了在深井、高压井及复杂腐蚀环境的含油井中作业的可靠性。
在一些实施例中，不锈钢管100的硬度为22HRC～40HRC。如此，不锈钢管100具有较大的抵抗硬物压入其表面的能力，保证了在深井、高压井及复杂腐蚀环境的含油井中作业的可靠性。
参见图6，本发明的一些实施例提供了一种不锈钢管的制备方法，包括：
S300：将钢带卷曲形成卷曲部1。
示例性的，通过成型机组将钢带卷曲成型形成卷曲部1。
S400：对卷曲部1两端进行焊接形成初始第一焊接部2a，初始第一焊接部2a将卷曲部1两端连接以形成钢管。
示例性的，可以通过高频感应焊接或激光焊接对卷曲部1两端进行焊接形成初始第一焊接部2a，初始第一焊接部2a将卷曲部1两端连接以形成钢管。此时，焊接部位(即初始第一焊接部2a)的金相组织为晶粒粗大的魏氏组织，晶粒度为5～6级，如图7所示。
S500：对钢管依次进行退火、淬火和回火处理，以使初始第一焊接部2a形成第一焊接部2，得到不锈钢管100。
本发明提供的不锈钢管的制备方法的有益技术效果与本发明实施例提供的不锈钢管100的有益技术效果相同，在此不再赘述。
在一些实施例中，对钢管进行退火处理的退火温度为800℃～900℃。
示例性的，对钢管进行退火处理，可以仅对初始第一焊接部2a进行退火处理，以消除初始第一焊接部2a处的焊接应力，并细化初始第一焊接部2a处的晶粒，经过退火处理后，初始第一焊接部2a处的晶粒度为10～11级，为后续的工艺步骤做好了组织准备。
在一些实施例中，淬火处理包括：将钢管加热至第一温度后，通过冷却介质对钢管进行冷却。
在一些实施例中，第一温度为920℃～1100℃，冷却后钢管的温度为150℃～200℃。
示例性的，通过一组大功率感应加热炉将钢管快速加热(如使钢管每秒升温60℃左右)至920℃～1100℃，为使钢管各处(退火处理后的初始第一焊接部2a以及初始第一焊接部2a以外的区域)形成晶粒较细的淬火马氏体组织，消除初始第一焊接部2a处的魏氏组织，保证不锈钢管100的性能提供基础。
示例性的，将钢管放入冷却系统中通过冷却介质进行喷射冷却。如此，可使钢管快速且均匀冷却，以保证对钢管进行淬火处理的效果，且热处理变形小。
示例性的，冷却介质为水溶性淬火介质(如冷却介质为AQ251水溶性淬火介质)；冷却介质的浓度为10％～15％(如冷却介质的浓度可以为10％或13％或15％)，冷却温度为10℃～50℃(如冷却温度可以为10℃或30℃或50℃)，压力为0.4MPa～1Mpa(如压力可以为0.4MPa或0.7MPa或1.0MPa)。如此，可保证加热后的钢管可以在4～5秒的时间内快速冷却至设定温度，以保证使钢管各处(退火处理后的初始第一焊接部2a以及初始第一焊接部2a以外的区域)形成晶粒较细的淬火马氏体组织，消除初始第一焊接部2a处的魏氏组织，保证不锈钢管100的性能。
冷却后使钢管的温度为150℃～200℃，可防止产生淬火裂纹，减少热处理变形，同时便于趁热为钢管整形校直，且利于减少校直设备的磨损变形，提高生产效率。
在一些实施例中，回火处理包括：将钢管加热至第二温度后，对钢管进行冷却。
在一些实施例中，第二温度为200～800℃，冷却后钢管的温度小于35℃。如此，可使回火后的钢管各处(淬火处理后的初始第一焊接部2a以及初始第一焊接部2a以外的区域)形成晶粒较细的回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体，保证不锈钢管100的性能。
示例性的，可以使加热后的钢管在空气中冷却；或者，可以对加热后的钢管进行水冷；或者，可以使加热后的钢管在空气中冷却后进行水冷，本申请对冷却方式不作限定。
示例性的，通过一组大功率感应加热炉对钢管进行加热，加热速度快，有利于提高生产效率。
示例性的，步骤S300至步骤S500的过程可以在连续生产线上进行，制备不锈钢管100的速度为12m/min～38m/min，不锈钢管100的管壁越厚、管径越大，制备速度越慢，反之，不锈钢管100的管壁越薄、管径越小，制备速度越快。
参见图1和图6，在一些实施例中，将钢带卷曲形成卷曲部1之前，制备方法还包括：
S100：通过焊接将至少两条钢带沿第一方向Y依次进行拼接，在相邻的两个钢带之间形成初始第二焊接部3a；其中，第一方向Y沿不锈钢管100的长度方向延伸。
示例性的，可以通过等离子焊接将至少两条钢带进行拼接。此时，初始第二焊接部3a的金相组织为晶粒粗大的魏氏组织，晶粒度为4～6级，如图8所示。
示例性的，初始第二焊接部3a的延伸方向与第一方向Y垂直。
需要说明的是，此处，“垂直”包括所阐述的情况以及与所阐述的情况相近似的情况，该相近似的情况的范围处于可接受偏差范围内，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。例如，“垂直”包括绝对垂直和近似垂直，其中近似垂直的可接受偏差范围例如也可以是5°以内偏差。
说要说明的是，在制备方法还包括步骤S100时，步骤S500中在对钢管依次进行退火、淬火和回火处理的同时，对初始第二焊接部3a依次进行退火、淬火和回火处理，得到第二焊接部3。
参见图6和图9，在一些实施例中，在形成初始第二焊接部3a之后，在将钢带卷曲形成卷曲部1之前，制备方法还包括：
S200：对初始第二焊接部3a进行热处理和碾压处理。
示例性的，对初始第二焊接部3a进行热处理和碾压处理包括：
S201：将初始第二焊接部3a加热至680℃～920℃，保温20秒。如此，可以消除初始第二焊接部3a处的焊接应力。
需要说明的是，在另一些实施例中，保温时间也可以为20秒±5秒，即保温时间也可以为15秒或25秒。
S202：对初始第二焊接部3a进行碾压处理。如此，可以细化加热处理后的初始第二焊接部3a处的晶粒。
示例性的，碾压的压力为600psi～800psi，例如，碾压的压力为600psi或700psi或800psi。
S203：将初始第二焊接部3a加热至680℃～920℃，保温20秒后，在空气中冷却。如此，可以消除碾压处理后的初始第二焊接部3a处的应力。经过加热-碾压-加热处理后，初始第二焊接部3a处的晶粒度为8～10级，为后续的工艺步骤做好了组织准备。
需要说明的是，在另一些实施例中，保温时间也可以为20秒±5秒，即保温时间也可以为15秒或25秒。
需要说明的是，对初始第二焊接部3a进行热处理和碾压处理可以进行一次，也可以进行多次。
在一些实施例中，在对钢管进行淬火处理之后、回火处理之前，所述制备方法还包括：对钢管进行校直定径，以及对钢管进行无损探伤。
示例性的，通过校直定径机组对淬火后表面有150℃～200℃余温的钢管进行趁热校直，并进行定径处理，保证钢管外径尺寸达到技术标准的要求并使钢管的表面粗糙度达到0.1。
示例性的，通过涡流探伤系统对钢管进行在线无损检测。
下面通过实施例1～实施例5对不锈钢管的制备方法进行详细说明：
实施例1：
提供钢带：参见表2，钢带的规格(宽度×厚度)为135.55mm×3.40mm；参见表1，钢带的化学成分按照质量百分比为C：0.20％、Mn：1.5％、Cr：13.5％、Si：1.0％、P：0.024％、S：0.015％、其余为Fe。
拼接钢带：参见表2，通过焊接将多条钢带沿第一方向Y依次进行拼接，拼接后钢带的总长度为5200m，在相邻的两个钢带之间形成初始第二焊接部3a。
对初始第二焊接部3a进行热处理和碾压处理：参见表3，将初始第二焊接部3a加热至680℃，保温20S；再对初始第二焊接部3a进行碾压处理，碾压力为700psi；再将初始第二焊接部3a加热至680℃，保温20S后在空气中冷却。
焊接成管：将钢带卷曲形成卷曲部1；对卷曲部1两端进行焊接形成初始第一焊接部2a，初始第一焊接部2a将卷曲部1两端连接以形成钢管。
对钢管进行退火处理：参见表3，对形成的初始第一焊接部2进行退火处理，退火温度为800℃，缓冷。
对钢管进行淬火处理：参见表3，将退火处理后的钢管加热至920℃后，再将钢管放入冷却系统中通过冷却介质进行喷射冷却。
校直定径：对淬火处理后的钢管进行校直定径。
无损探伤：对校直定径后的钢管进行涡流无损探伤。
对钢管进行回火处理：参见表3，将经过涡流无损探伤后的钢管加热至200℃，在空气中冷却后进行水冷，使钢管温度小于35℃，形成不锈钢管100成品。
上述将钢带卷曲形成卷曲部1，至形成不锈钢管100成品的步骤可以在连续生产线上进行，制管的速度为27m/min。
表1 各实施例提供的不锈钢管的化学成分
表2 各实施例提供的钢带规格、不锈钢管的长度及规格和制管速度
表3 各实施例提供的对初始第二焊接部及钢管的处理工艺参数
实施例2：
与实施例1大体相同，不同之处在于：
钢带的规格(宽度×厚度)为116.95mm×3.68mm；钢带的化学成分按照质量百分比为C：0.18％、Mn：1.41％、Cr：12.75％、Si：0.64％、P：0.021％、S：0.022％、其余为Fe。
拼接后钢带的总长度为4800m，制管速度为21m/min。
对初始第二焊接部3a的加热温度为720℃。
对钢管进行退火的退火温度为820℃。
对钢管进行淬火的加热温度为960℃。
对钢管进行回火的温度为560℃。
实施例3：
与实施例1大体相同，不同之处在于：
钢带的规格(宽度×厚度)为154.19mm×4.45mm；钢带的化学成分按照质量百分比为C：0.13％、Mn：1.24％、Cr：11.50％、Si：0.95％、P：0.023％、S：0.014％、其余为Fe。
拼接后钢带的长度为6200m，制管速度为21m/min。
对初始第二焊接部3a的加热温度为750℃。
对钢管进行退火的退火温度为830℃。
对钢管进行淬火的加热温度为1010℃。
对钢管进行回火的温度为600℃。
实施例4：
与实施例1大体相同，不同之处在于：
钢带的规格(宽度×厚度)为185.48mm×5.18mm；钢带的化学成分按照质量百分比为C：0.12％、Mn：0.91％、Cr：12.41％、Si：0.50％、P：0.015％、S：0.028％、其余为Fe。
拼接后钢带的总长度为3800m，制管速度为15m/min。
对初始第二焊接部3a的加热温度为820℃。
对钢管进行退火的退火温度为840℃。
对钢管进行淬火的加热温度为1030℃。
对钢管进行回火的温度为780℃。
实施例5：
与实施例1大体相同，不同之处在于：
钢带的规格(宽度×厚度)为224.15mm×5.69mm；钢带的化学成分按照质量百分比为C：0.10％、Mn：0.50％、Cr：11.50％、Si：1.00％、P：0.018％、S：0.017％、其余为Fe。
拼接后钢带的总长度为3500m，制管速度为15m/min。
对初始第二焊接部3a的加热温度为920℃。
对钢管进行退火的退火温度为900℃。
对钢管进行淬火的加热温度为1100℃。
对钢管进行回火的温度为800℃。
以上各实施例中的加热温度为理论值，实际生产时，允许有一定的误差，如退火温度和淬火加热温度的误差为20℃，回火加热温度的误差为10℃。
各实施例制得的不锈钢管100的卷曲部1(母材)、第二焊接部3及第一焊接部2的金相组织列于表4；卷曲部1(母材)的晶粒度，第二焊接部3的焊缝及第一焊接部2的焊缝的晶粒度，第二焊接部3的热影响区及第一焊接部2的热影响区的晶粒度列于表4；力学性能及硬度测试值列于表4。各实施例制得的不锈钢管100的疲劳寿命测试值列于表5。各实施例制得的不锈钢管100的耐腐蚀性测试值列于表6。
表4 各实施例提供的不锈钢管的力学性能、硬度、晶粒度及金相组织
表5 各实施例提供的不锈钢管及相关技术油管的疲劳性能对比
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表6 各实施例提供的不锈钢管及相关技术油管的耐腐蚀性能对比
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从表4至表6的结果可以得出：
实施例1采用低温回火，制得的不锈钢管100的卷曲部1(母材)、第二焊接部3及第一焊接部2的金相组织为回火马氏体；实施例2采用中温回火，制得的不锈钢管100的卷曲部1(母材)、第二焊接部3及第一焊接部2的金相组织为回火屈氏体；实施例3～实施例5采用高温回火，制得的不锈钢管100的卷曲部1(母材)、第二焊接部3及第一焊接部2的金相组织为回火索氏体。回火屈氏体的抗拉强度、屈服强度和硬度低于回火马氏体，高于回火索氏体。实施例1～实施例5制得的不锈钢管100的卷曲部1(母材)的晶粒度、第二焊接部3的焊缝及第一焊接部2的焊缝的晶粒度、第二焊接部3的热影响区及第一焊接部2的热影响区的晶粒度较为接近，不锈钢管100各处的性能均匀一致。
实施例1制得的不锈钢管100的疲劳寿命约为同规格相关技术油管的5.9倍；实施例2制得的不锈钢管100的疲劳寿命约为同规格相关技术油管的5.5倍；实施例3制得的不锈钢管100的疲劳寿命约为同规格相关技术油管的4.73倍；实施例4制得的不锈钢管100的疲劳寿命约为同规格相关技术油管的3.67倍；实施例5制得的不锈钢管100的疲劳寿命约为同规格相关技术油管的3.3倍。
在二氧化碳压强为500psi，浓度为5％的氯化钠溶液中，相关技术油管的腐蚀速度分别为实施例1～实施例5制得的不锈钢管100的腐蚀速率的31.1倍、28.5倍、34.2倍、42.8倍、48.9倍。实施例1～实施例5制得的不锈钢管100在抗硫化物应力腐蚀试验时无裂纹，相关技术油管有裂纹；实施例1～实施例5制得的不锈钢管100在抗氯化物(25％氯化钠溶液)应力腐蚀试验时无裂纹，相关技术油管表面存在腐蚀产物，颜色发黑，有裂纹。
综上所述，本发明提供的制备方法制备出的不锈钢管100相对于相关技术油管具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高疲劳寿命，且具有优良的耐腐蚀性能。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种不锈钢管，应用于深井高压井，其特征在于，包括：
卷曲部；以及
第一焊接部，所述第一焊接部用于连接所述卷曲部；所述第一焊接部沿所述不锈钢管的长度方向延伸；所述第一焊接部的金相组织的晶粒度大于或等于12级；
其中，所述第一焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体；
所述不锈钢管的成分包括C、Mn、Cr、P、S和Fe；其中，按照质量百分比，C：0.10％～0.20％；Mn：0.5％-1.5％；Cr：11.5％～13.5％；Si：0.50～1.0％；P：≤0.035％；S：≤0.03％；其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的不锈钢管，其特征在于，
所述卷曲部的数量为至少两个，至少两个所述卷曲部沿所述不锈钢管的长度方向依次排布；
所述不锈钢管还包括位于相邻的两个所述卷曲部之间的第二焊接部；所述第二焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
3.根据权利要求2所述的不锈钢管，其特征在于，
所述第二焊接部的金相组织的晶粒度大于或等于12级。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的不锈钢管，其特征在于，
所述不锈钢管的屈服强度为700MPa～1150MPa；和/或，所述不锈钢管的抗拉强度为750MPa～1250MPa；和/或，所述不锈钢管的硬度为22HRC～40HRC。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的不锈钢管，其特征在于，
所述不锈钢管的材质为马氏体不锈钢。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的不锈钢管，其特征在于，
所述卷曲部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体。
7.一种不锈钢管的制备方法，其特征在于，所述不锈钢管应用于深井高压井，包括：
将钢带卷曲形成卷曲部；
对所述卷曲部两端进行焊接形成初始第一焊接部，所述初始第一焊接部将所述卷曲部两端连接以形成钢管；以及
对所述钢管依次进行退火、淬火和回火处理，以使所述初始第一焊接部形成第一焊接部，得到所述不锈钢管；
所述回火处理包括：将所述钢管加热至第二温度后，对所述钢管进行冷却，所述第二温度为200～800℃，冷却后所述钢管的温度小于35℃；
其中，所述第一焊接部的金相组织为回火马氏体或回火屈氏体或回火索氏体；
所述不锈钢管的成分包括C、Mn、Cr、P、S和Fe；其中，按照质量百分比，C：0.10％～0.20％；Mn：0.5％-1.5％；Cr：11.5％～13.5％；Si：0.50～1.0％；P：≤0.035％；S：≤0.03％；其余为Fe。
8.根据权利要求7所述的不锈钢管的制备方法，其特征在于，所述淬火处理包括：
将所述钢管加热至第一温度后，通过冷却介质对所述钢管进行冷却。
9.根据权利要求8所述的不锈钢管的制备方法，其特征在于，
所述第一温度为920℃～1100℃，冷却后所述钢管的温度为150℃～200℃。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的不锈钢管的制备方法，其特征在于，在将钢带卷曲形成卷曲部之前，所述制备方法还包括：
通过焊接将至少两条所述钢带沿第一方向依次进行拼接，在相邻的两个所述钢带之间形成初始第二焊接部；其中，所述第一方向沿所述不锈钢管的长度方向延伸；以及
在对所述钢管依次进行退火、淬火和回火处理的同时，对所述初始第二焊接部依次进行退火、淬火和回火处理，得到第二焊接部。
11.根据权利要求10所述的不锈钢管的制备方法，其特征在于，在形成所述初始第二焊接部之后，在将钢带卷曲形成卷曲部之前，所述制备方法还包括：
对所述初始第二焊接部进行热处理和碾压处理。
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