CN114959550A - 一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法 - Google Patents
一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114959550A CN114959550A CN202110197933.4A CN202110197933A CN114959550A CN 114959550 A CN114959550 A CN 114959550A CN 202110197933 A CN202110197933 A CN 202110197933A CN 114959550 A CN114959550 A CN 114959550A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percent
- corrosion
- oil pipe
- hot
- titanium alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 7
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007610 Zn—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
本发明公开了一种井下油管用耐蚀合金,包括钛合金基体和设置在钛合金基体表面的渗氮层。本申请在钛合金基体表面形成渗氮层,在钛合金表面形成氮化钛层。氮化钛密度小、抗热冲击性能良好,且具有良好地耐蚀性能,增强钛合金基体地耐蚀性能。同时,氮化钛的硬度极大,可以增强整个钛合金材料的强度和硬度,使其制备而成的油管可适用于井下的高温高压环境。
Description
技术领域
本发明涉及油管防腐技术领域,具体涉及一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法。
背景技术
在我国高含硫气田的开采中,生产环境十分恶劣,不仅高温、高压、高流速,而且硫化氢、二氧化碳等腐蚀问题也越来越严重,由于腐蚀原因引起的事故时有发生,不仅造成财产损失、环境污染,而且可能引发重大安全事故,并威胁到国家能源战略安全。
油管是油田开采设备中最重要的元器件之一,其腐蚀问题由来已久,牺牲阳极保护器使井筒管柱防腐保护普遍采用的措施之一,其防腐的有效性毋庸置疑。目前,可选用的牺牲阳极主要包括镁基、锌基和铝基合金牺牲阳极。相比之下,铝基合金牺牲阳极在高温环空保护液中具有更好的电化学性能和物理性能,因此在此环境中选用铝合金牺牲阳极。现有的铝合金牺牲阳极材料有Al-Zn-Hg系、Al-Zn-Sn系、Al-Zn-In系。
公开号为CN106555095B的专利公开一种用于含H2S油气工程的耐蚀合金、含有该合金的油井管及其制造方法。所述合金成分包含:C≤0.02%,Si≤0.50%,Mn≤1.50%,P≤0.03%,S≤0.01%,Cr-25.0%-27.5%,Ni-29.0%-32.0%,Mo2.5%-5.0%,Cu-1.0%-5.0%,W≤1.0%,Co≤1.0%,Al-0.20%-0.60%,O≤0.0080%,N-0.04%-0.12%,Sn≤0.020%,Sb≤0.020%,As≤0.020%,Bi≤0.020%,Pb≤0.0025%,Pb+As+Sn+Sb+Bi≤0.035%,余量为Fe及其它不可避免的杂质。本申请的油井管成本高,Ni含量高,经济性差。
公开号为CN110303067A的专利公开了一种高强韧性钛合金油井管的制造方法,其成分质量百分比为:Al:5.8~6.5,V:3.5~4.5,Ni:0.16~0.8,Nb:0.16~0.8,Fe≤0.20,O≤0.16,H≤0.01,N≤0.05,C≤0.08,其余为Ti和不可避免的杂质。本发明通过将上述成分冶炼制成圆坯,经坯料加热、穿孔、轧制、定减径、热矫直和热处理等主要工序后获得。采用的是钛基合金,成本高。
文献(陈久峰等,固溶热处理对一种镍基耐蚀合金管析出相的影响[J],钢管,2016,45(2):19-22)报道了一种镍基耐蚀合金管在3种不同固溶温度(1020℃、1080℃和1130℃)条件下析出相的状态特点。分析结果表明:该镍基耐蚀合金经过900℃退火处理2h后晶界形成大量富含Cr、Mo的σ相;经1020℃固溶处理1h后晶界σ相仍大量存在;在1080℃固溶处理1h则消除了大部分的σ相,但晶界还有少量残余;而在1130℃固溶处理1h后则可完全消除析出相,为保证合金管耐蚀性提供了极佳组织条件,其采用镍基合金,成本高且效果不理想。
文献(刘强等,油气开发用钛合金油井管选材及工况适用性研究进展[J],材料导报,2019,33(3):841-853)在国外近30年已发表的钛合金油井管相关研究成果和国内铁铁铬合金油井管最新研究进展的基础上,总结了油气开发用钛合金油井管选材经验,并对七种典型钛合金材料在油气开发工况下的适用性和使用极限做出了归纳总结,分析了钛合金油井管要真正实现大规模应用面临的问题并展望了前景,以期为油气开发用钛合金材料的选用提供参考,选用钛合金,成本高。
综上所述,传统的铬基油管易发生固溶析出,导致耐腐蚀性能下降,强度难以提高;而锌基油管虽然不易发生固溶析出,但强度不高;钛合金油管虽然强度高、耐腐蚀性能、抗热冲击性能良好,且密度小,但其成本高,难以推广利用。
因此如何提供一种成本低、易于推广使用,且耐腐蚀性能、强度高的合金是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明公开一种井下油管用耐蚀合金,采用钛基合金表面渗氮,使其表面上形成一层氮化层,得到抗热冲击性、耐腐蚀性能且密度较小的合金材料,适用于井下油管使用。
其具体技术方案如下:一种井下油管用耐蚀合金,包括钛合金基体和设置在钛合金基体表面的渗氮层。
作为优选,所述渗氮层的厚度为5-50μm。
作为优选,所述钛合金基体包括以下质量分数的各成分:7.1-7.5%的Al、0.3-0.6%的N、2.7-3.3%的V、0.1-0.3%的Ni、0.15-0.27%的Nb、0.1-0.2%的Mg、0.3-0.5%的Zr、0.25-0.5%的Ru、Fe≤0.15%、O≤0.21%、H≤0.01%、C≤0.05%,余量为Ti。
本发明所提供的井下油管用耐蚀合金,具有如下技术效果:
本申请在钛合金基体表面形成渗氮层,在钛合金表面形成氮化钛层。氮化钛密度小、抗热冲击性能良好,且具有良好地耐蚀性能,增强钛合金基体地耐蚀性能。同时,氮化钛的硬度极大,可以增强整个钛合金材料的强度和硬度,使其制备而成的油管可适用于井下的高温高压环境。
进一步的,该合金的所用成分的成本低,并相较于现有的油管用基合金,其耐蚀性能和强度可提高30%以上。
本发明还公开了一种井下油管用耐蚀合金的制备方法,其具体包括以下步骤:
S1)按照所述各成分的质量分数配比原料,经冶炼锻造加工形成圆坯;
S2)将制备而成的所述圆坯涂覆抗氧化涂层,待干燥后加热至950-1100℃,对加热后的圆坯进行斜轧穿孔以获得毛管,对毛管在850-950℃进行轧制以获得荒管;
S3)将荒管再加热至800-900℃进行减定径轧制,并将轧制后的荒管进行热矫,获得热压态管;
S4)将热压态管加热后经过固溶、退火、冷却、表皮打磨后得到粗管;
S5)将制备而成的所述粗管加热至1200-1400℃,并在氮气气流中渗氮处理30-60min;再氮气保护下在650-800℃条件下进行30-50min退火处理,然后在空气中自然冷却即可获得成品油管。
作为优选,步骤S4)中,所述热压态管加热至1100-1150℃后保温30-60min进行固溶处理,并在固溶处理后在氮气环境中冷却至退火温度。
作为优选,步骤S4)中,经过固溶处理的热压态管在650-800℃条件下进行10-30min退火处理后冷却。
作为优选,步骤S4)中,所述热压态管在退火后在氮气环境中冷却。
作为优选,步骤S3)中,所述荒管在400-500℃的条件下进行热矫。
本方法具有如下技术效果:
方法简单易行,可实现批量加工生产。
并选取的温度和加工时间合理,能形成性能较好的油管,可适用于井下的高温高压环境。
具体实施方式
本发明提供一种下油管用耐蚀合金,包括钛合金基体和设置在钛合金基体表面的渗氮层。
本申请在钛合金基体表面形成渗氮层,在钛合金表面形成氮化钛层。氮化钛密度小、抗热冲击性能良好,且具有良好地耐蚀性能,增强钛合金基体地耐蚀性能。同时,氮化钛的硬度极大,可以增强整个钛合金材料的强度和硬度,使其制备而成的油管可适用于井下的高温高压环境。
其中,渗氮层的厚度为5-50μm。
并,钛合金基体包括以下质量分数的各成分:7.1-7.5%的Al、0.3-0.6%的N、2.7-3.3%的V、0.1-0.3%的Ni、0.15-0.27%的Nb、0.1-0.2%的Mg、0.3-0.5%的Zr、0.25-0.5%的Ru、Fe≤0.15%、O≤0.21%、H≤0.01%、C≤0.05%,余量为Ti。
该合金的所用成分的成本低,并相较于现有的油管用基合金,其耐蚀性能和强度可提高30%以上。
本发明还公开了一种井下油管用耐蚀合金的制备方法,其具体包括以下步骤:
S1)按照所述各成分的质量分数配比原料,经冶炼锻造加工形成圆坯;
S2)将制备而成的所述圆坯涂覆抗氧化涂层,待干燥后加热至950-1100℃,对加热后的圆坯进行斜轧穿孔以获得毛管,对毛管在850-950℃进行轧制以获得荒管;
S3)将荒管再加热至800-900℃进行减定径轧制,并将轧制后的荒管进行热矫,获得热压态管;
S4)将热压态管加热后经过固溶、退火、冷却、表皮打磨后得到粗管;
S5)将制备而成的所述粗管加热至1200-1400℃,并在氮气气流中渗氮处理30-60min;再氮气保护下在650-800℃条件下进行30-50min退火处理,然后在空气中自然冷却即可获得成品油管。
作为优选,步骤S4)中,所述热压态管加热至1100-1150℃后保温30-60min进行固溶处理,并在固溶处理后在氮气环境中冷却至退火温度。
作为优选,步骤S4)中,经过固溶处理的热压态管在650-800℃条件下进行10-30min退火处理后冷却。
作为优选,步骤S4)中,所述热压态管在退火后在氮气环境中冷却。
作为优选,步骤S3)中,所述荒管在400-500℃的条件下进行热矫。
进一步的,步骤S2)中,穿孔入口温度控制为900-930℃,毛管的轧制方法为连轧或斜轧。
方法简单易行,可实现批量加工生产。
并选取的温度和加工时间合理,能形成性能较好的油管,可适用于井下的高温高压环境。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1:
一种井下油管用耐蚀合金,包括以下质量分数的成分:7.1%Al、0.6%N、3.3%V、0.3%Ni、0.15%Nb、0.2%Mg、0.3%Zr、0.5%Ru、0.15%Fe、0.21%O、0.01%H、0.05%C,余量为Ti。
其具体制备方法如下:
S1)按照上述配方中的成分配比原料,可按照常规冶炼锻造方法加工成圆坯;
S2)将制备而成的圆坯涂覆抗氧化涂层,待干燥后加热至950℃,对加热后的圆坯进行斜轧穿孔以获得毛管,对毛管在950℃进行轧制以获得荒管;
S3)将荒管再加热至800℃进行减定径轧制;并将轧制后的荒管再500℃的条件下进行热矫,获得热压态管;
S4)将热压态管加热至1100℃保温60min固溶处理后再氮气环境中冷却,再在650℃再在条件下进行30min退火处理,然后再在氮气环境中冷却;然后再将管道表面的0.2mm的表皮打磨去除,得到粗管;
S5)将制备而成的粗管加热至1200℃,并在氮气气流中渗氮处理60min;再氮气保护下在650℃条件下进行50min退火处理,然后再空气中自然冷却即可获得成品管道。
实施例2
一种井下油管用耐蚀合金,包括以下质量分数的成分:7.5%Al、0.3%N、2.7%V、0.1%Ni、0.27%Nb、0.1%Mg、0.5%Zr、0.25%Ru、0.1%Fe,余量为钛。
S1)按照上述配方中的成分配比原料,并按照常规冶炼锻造方法加工成圆坯;
S2)将制备而成圆坯涂覆抗氧化涂层,待干燥后加热至1100℃,对加热后的圆坯进行斜轧穿孔以获得毛管,对毛管在850℃进行轧制以获得荒管;
S3)将荒管再加热至900℃进行减定径轧制;并将轧制后的荒管再400℃的条件下进行热矫,获得热压态管;
S4)将热压态管加热至1150℃保温30min固溶处理后再氮气环境中冷却,再在800℃条件下进行10min退火处理,然后再在氮气环境中冷却;然后再将管道表面的0.3mm的表皮打磨去除,得到粗管;
S5)将制备而成的粗管加热至1400℃,并在氮气气流中渗氮处理30min;再氮气保护下在800℃条件下进行30min退火处理,然后再空气中自然冷却即可获得成品管道。
实施例3
一种井下油管用耐蚀合金,包括以下质量分数的成分:7.3%Al、0.5%N、3.0%V、0.25%Ni、0.22%Nb、0.15%Mg、0.42%Zr、0.37%Ru、0.1%O,余量为钛。
S1)按照上述配方中的成分配比原料,并按照常规冶炼锻造方法加工成圆坯;
S2)将制备而成圆坯涂覆抗氧化涂层,待干燥后加热至1050℃,对加热后的圆坯进行斜轧穿孔以获得毛管,对毛管在900℃进行轧制以获得荒管;
S3)将荒管再加热至850℃进行减定径轧制;并将轧制后的荒管再450℃的条件下进行热矫,获得热压态管;
S4)将热压态管加热至1130℃保温40min固溶处理后再氮气环境中冷却,再在700℃条件下进行25min退火处理,然后再在氮气环境中冷却;然后再将管道表面的0.25mm的表皮打磨去除,得到粗管;
S5)将制备而成的粗管加热至1250℃,并在氮气气流中渗氮处理50min;再氮气保护下在700℃条件下进行40min退火处理,然后再空气中自然冷却即可获得成品管道。
Claims (8)
1.一种井下油管用耐蚀合金,其特征在于,包括钛合金基体和设置在所述钛合金基体表面的渗氮层。
2.根据权利要求1所述的井下油管用耐蚀合金,其特征在于,所述渗氮层的厚度为5-50μm。
3.根据权利要求1或2所述的井下油管用耐蚀合金,其特征在于,所述钛合金基体包括以下质量分数的各成分:7.1-7.5%的Al、0.3-0.6%的N、2.7-3.3%的V、0.1-0.3%的Ni、0.15-0.27%的Nb、0.1-0.2%的Mg、0.3-0.5%的Zr、0.25-0.5%的Ru、Fe≤0.15%、O≤0.21%、H≤0.01%、C≤0.05%,余量为Ti。
4.一种制备权利要求3所述的井下油管用耐蚀合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)按照所述各成分的质量分数配比原料,经冶炼锻造加工形成圆坯;
S2)将制备而成的所述圆坯涂覆抗氧化涂层,待干燥后加热至950-1100℃,对加热后的圆坯进行斜轧穿孔以获得毛管,对毛管在850-950℃进行轧制以获得荒管;
S3)将荒管再加热至800-900℃进行减定径轧制,并将轧制后的荒管进行热矫,获得热压态管;
S4)将热压态管加热后经过固溶、退火、冷却、表皮打磨后得到粗管;
S5)将制备而成的所述粗管加热至1200-1400℃,并在氮气气流中渗氮处理30-60min;再氮气保护下在650-800℃条件下进行30-50min退火处理,然后在空气中自然冷却即可获得成品油管。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S4)中,所述热压态管加热至1100-1150℃后保温30-60min进行固溶处理,并在固溶处理后在氮气环境中冷却至退火温度。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S4)中,经过固溶处理的热压态管在650-800℃条件下进行10-30min退火处理后冷却。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S4)中,所述热压态管在退火后在氮气环境中冷却。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S3)中,所述荒管在400-500℃的条件下进行热矫。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110197933.4A CN114959550A (zh) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110197933.4A CN114959550A (zh) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114959550A true CN114959550A (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=82954072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110197933.4A Pending CN114959550A (zh) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114959550A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107779666A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-09 | 天工爱和特钢有限公司 | 一种钛合金管及制备工艺 |
CN110303067A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-10-08 | 北京科技大学 | 一种高强韧性钛合金油井管及其制造方法 |
CN110565047A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-13 | 河北科技大学 | 一种钛合金表面渗氮工艺 |
US20200407830A1 (en) * | 2018-02-27 | 2020-12-31 | Somnio Global Holdings, Llc | Articles with nitrogen alloy protective layer and methods of making same |
-
2021
- 2021-02-22 CN CN202110197933.4A patent/CN114959550A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107779666A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-09 | 天工爱和特钢有限公司 | 一种钛合金管及制备工艺 |
US20200407830A1 (en) * | 2018-02-27 | 2020-12-31 | Somnio Global Holdings, Llc | Articles with nitrogen alloy protective layer and methods of making same |
CN110303067A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-10-08 | 北京科技大学 | 一种高强韧性钛合金油井管及其制造方法 |
CN110565047A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-13 | 河北科技大学 | 一种钛合金表面渗氮工艺 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
汤金钢;刘道新;唐长斌;张晓化;: "TC4合金表面离子渗Zr-N层的常温和600℃高温耐磨性", 金属热处理, no. 06 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102876922B (zh) | 高强高韧耐腐蚀环境的钛合金油井管及其制造方法 | |
CN107557616B (zh) | 一种镍基耐蚀合金管材及其制造方法 | |
CN107747068B (zh) | 一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法 | |
CN111940538B (zh) | 一种tc27钛合金管材冷轧方法 | |
CN106636742B (zh) | 一种zsa-3钛合金管、制备方法及其应用 | |
CN103866211A (zh) | 一种制备免训练铁锰硅基形状记忆合金的方法 | |
CN108842044A (zh) | 一种提高al6xn不锈钢中低∑值特殊晶界比例的方法 | |
CN108342661A (zh) | 一种火电机组用耐热钢合金材料及其制造工艺 | |
CN113523166A (zh) | 深海连接器用25%Cr大壁厚超级双目不锈钢锻件的生产工艺 | |
CN113234963A (zh) | 室温以及低温环境用镍铬基超合金及其制备方法 | |
CN100590210C (zh) | 一种提高γ'沉淀强化型铁基合金中孪晶界数量的工艺方法 | |
CN1833038A (zh) | 锆合金和用于轻水冷却核反应堆内核的部件 | |
CN116904892A (zh) | 一种硬态gh5605高温合金冷轧带材 | |
CN110303067B (zh) | 一种高强韧性钛合金油井管及其制造方法 | |
CN114959550A (zh) | 一种井下油管用耐蚀合金及其制备方法 | |
CN103650659B (zh) | 一种核反应堆用锆基合金板材的制备方法 | |
CN112981273A (zh) | 铁素体合金及利用其制造核燃料包壳管的方法 | |
CN112680664B (zh) | 一种核电阀门用奥氏体不锈钢的制备方法 | |
CN115786767B (zh) | 一种强韧性钛合金油管及其热处理方法 | |
CN114540733A (zh) | 通过协同获得两类特殊晶界改善镍基合金高温力学性能的方法 | |
CN112025137A (zh) | 一种高温耐蚀镍基焊丝及其冶炼和制备方法 | |
CN117265440B (zh) | 一种镍基高温合金锻件的制备方法 | |
CN111593186A (zh) | 提高油田用不锈钢缸体冲击功的热处理工艺 | |
CN117802351B (zh) | 高强耐蚀钛合金管材及其制备方法 | |
CN115404421B (zh) | 一种基体相可调控的高强韧锆合金及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220830 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |