[發(fā)明專利]一種雙相不銹鋼連續(xù)油管的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610004312.9
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105478524B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 上官豐收;張書軍;鄭鑌;段建良;胡子龍;翟云鵬;孫福堂
• 申請（專利權(quán)）人: 河北華通線纜集團(tuán)股份有限公司;信達(dá)科創(chuàng)（唐山）石油設(shè)備有限公司
• 主分類號: B21C37/08
• 分類號: B21C37/08;B21D5/10;C22C38/18;C22C38/40;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C21D8/10
• 代理公司: 北京煦潤律師事務(wù)所11522
• 代理人: 惠磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙相不銹鋼連續(xù)油管的制造方法，適用于石油工程的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel，簡稱DSS)，指鐵素體與奧氏體各約占50％，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30％的不銹鋼。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高、具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國誕生以來，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣(如海水，氯離子含量較高)的條件下，雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

連續(xù)油管(coiled tubing)，又稱撓性油管，一卷可長達(dá)萬米，能夠代替常規(guī)油管進(jìn)行很多作業(yè)。連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備具有帶壓作業(yè)、連續(xù)起下的特點，設(shè)備體積小，作業(yè)周期快，成本低。二十世紀(jì)90年代開始，連續(xù)油管技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。連續(xù)油管作業(yè)裝置已被譽(yù)為“萬能作業(yè)機(jī)”，廣泛應(yīng)用于油氣田修井、鉆井、完井、測井等作業(yè)，貫穿了油氣開采的全過程。連續(xù)油管的作業(yè)環(huán)境決定了其將面臨嚴(yán)重的耐腐蝕問題。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的連續(xù)油管均沒有采用雙相不銹鋼制造。

另一方面，現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)油管的制造是將鋼帶彎折成管的形狀，用電阻焊接(ERW)的方式形成連續(xù)油管。ERW利用高頻電流或感生高頻電流的電阻熱將管坯對接邊緣加熱熔化，并施以擠壓而焊合的生產(chǎn)工藝。與一般的焊接方法相比，ERW焊縫不采用外來填充金屬，且加熱速度快、生產(chǎn)效率高。但是由于沒有填充金屬，所以不能通過添加合金元素的方法來改善焊縫的綜合性能。此外，焊接過程中加熱溫度高，時間短，造成焊接溫度梯度大，使得某些鋼種易于產(chǎn)生硬化相和組織應(yīng)力，增大焊縫脆性，導(dǎo)致綜合力學(xué)性能下降。

采用ERW制造連續(xù)油管最大的隱患是不可避免的溝槽腐蝕問題，其本質(zhì)是局部相電化學(xué)不均勻?qū)е碌奈^(qū)腐蝕。溝槽腐蝕的成因分為內(nèi)因和外因兩大類。內(nèi)因主要是指焊管產(chǎn)品自身因素，包括成分、微觀組織以及殘余應(yīng)力對溝槽腐蝕性能的影響。具體地，焊接過程中的高熱量造成焊縫區(qū)的合金成分不同于母材，從而形成腐蝕電池；ERW焊接過程中，由于熱量的輸入，焊縫區(qū)及熔合線在溫度梯度場的作用下均會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，熔化的焊縫冷卻和固化過程中產(chǎn)生收縮，使焊縫兩側(cè)的母材金屬發(fā)生塑性變形，當(dāng)整個構(gòu)件冷卻到室溫后，鋼中存在較大的殘余應(yīng)力，會加速鋼的腐蝕。外因主要是指連續(xù)油管的使用環(huán)境，包括介質(zhì)種類、成分、溫度、壓力以及流體流速等。例如，連續(xù)油管使用時，必須要考慮介質(zhì)中的二氧化碳、硫化氫、以及溫度和壓力等因素對溝槽腐蝕性能的影響。

ERW焊接方法帶來的另外一個問題是在連續(xù)油管的內(nèi)壁形成內(nèi)毛刺，例如某廠生產(chǎn)的規(guī)格為Φ38.1mm*3.2mm(直徑*壁厚)的連續(xù)油管，其內(nèi)毛刺高度甚至可達(dá)1.8mm。在連續(xù)油管內(nèi)，由于內(nèi)毛刺的出現(xiàn)，使其通徑減小，利用程度受到大幅限制，經(jīng)常需要不合理地擴(kuò)大其內(nèi)徑，造成材料和成本的浪費(fèi)。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀(jì)70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光能量、離焦量和焊接速度等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點，已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。但是，由于其成本昂貴和作業(yè)條件的限制，目前并沒有被用于連續(xù)油管的制造中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種雙相不銹鋼連續(xù)油管的制造方法，其用激光焊接技術(shù)代替了傳統(tǒng)的ERW焊接，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)油管的內(nèi)毛刺問題和溝槽腐蝕問題。同時，根據(jù)本發(fā)明的雙相不銹鋼連續(xù)油管的制造方法，還從形成連續(xù)油管的鋼帶的組分和生產(chǎn)工藝、成型設(shè)備、焊接工藝、熱處理和防腐蝕工藝等多個方面進(jìn)行了改進(jìn)，使之能夠不間斷地生產(chǎn)出連續(xù)油管，同時使得生產(chǎn)出來的連續(xù)油管不僅滿足強(qiáng)度要求、而且還滿足了作業(yè)工況中的耐腐蝕問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

根據(jù)本發(fā)明的雙相不銹鋼連續(xù)油管的制造方法，包括以下步驟：

(1)從供帶盤供給雙相不銹鋼的鋼帶到清洗裝置，利用堿性脫脂液去除鋼帶表面的雜質(zhì)；