[發(fā)明專(zhuān)利]一種低碳高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼連續(xù)管及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010418510.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111570559A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪海濤;余晗;畢宗岳;鮮林云;劉云;趙勇;趙博;劉換軍;羅源;黃曉江;宋紅兵;劉玉棟;李鴻斌;王維亮;蘆琳;李博峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司;寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): B21C37/08
• 分類(lèi)號(hào): B21C37/08;C22C38/02;C22C38/58;C22C38/42;C22C38/44
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開(kāi)了一種低碳高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼連續(xù)管及其制備方法，各組分百分含量按質(zhì)量百分比為：C:≤0.03％、Si:≤1.00％、Mn:4.00～8.00％、P:≤0.050％、S:≤0.005％、Cr:18～20％、Ni:3～5.0％、Cu:1.2～3.5％、N:0.20～0.30％、Mo≤0.3％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。制備方法的步驟包括：(1)制造卷板；(2)卷板縱剪和鋼帶接長(zhǎng)；(3)鋼帶成型，利用激光焊接，焊后快速冷卻制造成不銹鋼連續(xù)管。本發(fā)明奧氏體不銹鋼連續(xù)管通過(guò)優(yōu)化合金含量，改進(jìn)制造工藝，生產(chǎn)出的連續(xù)管具有高強(qiáng)度、低成本、良好的耐蝕性能。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于石油天然氣管材技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有高強(qiáng)度、低成本、良好的耐蝕性能的低碳高強(qiáng)度奧氏體不銹鋼連續(xù)管及其制備方法。

背景技術(shù)：

連續(xù)管(CT，Coiled tubing)不同于常規(guī)螺紋連接的油管，是一種單根長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千米、無(wú)螺紋連接的新型石油管材，纏繞在卷筒上運(yùn)輸、使用，與連續(xù)管作業(yè)機(jī)配合，可進(jìn)行油氣田修井、測(cè)井、鉆井、完井、油氣輸送等領(lǐng)域數(shù)十種作業(yè)，在油氣田勘探、開(kāi)發(fā)、作業(yè)、增產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，被稱(chēng)為“萬(wàn)能管”，是世界油氣作業(yè)領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)外制造連續(xù)管的材質(zhì)主要是低合金碳鋼，使用低合金碳鋼生產(chǎn)的連續(xù)管在含有H₂S、CO₂等腐蝕介質(zhì)中，易發(fā)生腐蝕速率高的失重腐蝕和局部腐蝕，低合金碳鋼連續(xù)管在作業(yè)過(guò)程中會(huì)受到自重的拉應(yīng)力、周期性的塑性應(yīng)變，與井內(nèi)H₂S、CO₂等腐蝕的協(xié)同作用下，造成材料性能退化，塑性降低，容易導(dǎo)致管體開(kāi)裂，或管材會(huì)在受力遠(yuǎn)低于其本身屈服強(qiáng)度時(shí)突然發(fā)生脆斷，嚴(yán)重制約著油氣田的開(kāi)發(fā)。

部分制造商也生產(chǎn)少量高合金材質(zhì)(雙相不銹鋼、奧氏體不銹鋼)的連續(xù)管。其中雙相不銹鋼兼具了鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)良特性，具有較高的強(qiáng)塑性，在H₂S、CO₂腐蝕介質(zhì)中抗應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕性能較強(qiáng)，但雙相不銹鋼連續(xù)管的價(jià)格是碳鋼連續(xù)管的3倍甚至4倍以上，價(jià)格昂貴大規(guī)模推廣應(yīng)用較為困難。普通奧氏體不銹鋼(如304、316)強(qiáng)度較低，單根管柱長(zhǎng)度受限，嚴(yán)重制約連續(xù)管入井深度，應(yīng)用范圍有限。

在制造工藝方面，“一種奧氏體不銹鋼連續(xù)管及其制造方法”(CN201410181954.7)中公開(kāi)的一種奧氏體連續(xù)管制造方法，焊接方式采用HFW高頻焊，該種焊接方式具有不用添加填充金屬，焊接速度快，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是在焊接過(guò)程中，常伴有金屬氧化物沒(méi)有隨熔融金屬擠出而被夾在熔合面上形成夾雜物；焊接中加熱溫度高，溫度梯度大易形成脆性組織，大大降低了焊縫綜合力學(xué)性能。并且通過(guò)HFW高頻焊制造的連續(xù)管內(nèi)壁會(huì)形成毛刺，內(nèi)壁毛刺不僅影響管內(nèi)油氣流通內(nèi)徑，而且毛刺周邊易產(chǎn)生微區(qū)溝槽，形成溝槽腐蝕大大降低連續(xù)管使用壽命。

“一種奧氏體不銹鋼連續(xù)管及其制造方法”(CN 201410181954.7)中公開(kāi)的奧氏體不銹鋼連續(xù)管制造方法，管柱縱焊縫焊后需要通過(guò)中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，將焊縫加熱到1050-1150℃進(jìn)行固溶熱處理。但是，該方法存在以下問(wèn)題：(1)焊縫受熱時(shí)，焊縫兩邊母材會(huì)形成熱影響區(qū)，焊縫受熱量將延熱影區(qū)連續(xù)擴(kuò)展，造成部分熱影區(qū)母材處于奧氏體不銹鋼敏化溫度(400-850℃)范圍內(nèi)，母材易形成M₂₃C₆等金屬間化合物，使管柱塑性降低易形成開(kāi)裂，且大幅度降低管柱耐腐蝕能力。(2)在焊縫中頻感應(yīng)加熱時(shí)，奧氏體不銹鋼焊縫及熱影響區(qū)強(qiáng)度將明顯下降，管柱的抗壓性能將大幅度降低，直接影響管柱使用性能。(3)在焊縫中頻感應(yīng)加熱時(shí)，采用純度≥99.7％的氮?dú)膺M(jìn)行連續(xù)氣體保護(hù)，易在焊縫表面形成滲氮層，造成焊縫硬度升高塑性下降。

發(fā)明內(nèi)容：