黄 云,张友鹏,崔 邛,杨 旭

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都610303)

超大口径双金属复合管材热轧工艺研究

黄 云,张友鹏,崔 邛,杨 旭

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都610303)

介绍了采用周期轧管机组轧制超大口径油气田高腐蚀环境用X52—X60/825双金属复合管材的生产工艺,并针对X52—X60/825双金属复合管在周期轧制时发生内裂的原因进行了分析,为避免再次出现此类缺陷提供了借鉴。

大口径;复合管;无缝钢管;周期轧管;热轧工艺

1 引言

随着世界能源需求的日益增长,油气田开采逐渐向深井、高腐蚀环境方向发展。目前,高腐蚀性油气田在开采作业和油气输送中普遍采用耐蚀合金甚至镍基合金管道[1—3]。然而,普通耐蚀管材中用作抗蚀的部分仅占三分之一左右,其余部分用作结构支撑,造成了资源的极大浪费。我国含酸性气的油气田很多,如新疆塔里木、四川、中原都有不少油气田处于深井、高温、高压、高腐蚀的恶劣环境,因此对于油井管的高温高压高腐蚀性能要求非常高。国外的研究和应用结果表明,使用耐蚀合金复合管是解决上述腐蚀问题相对安全和经济的途径之一[1—4]。目前符合这一特性的双金属复合管全部依靠进口。

双金属复合管X52—X60/825是以全奥氏体镍铁铬合金825为复层、低合金钢X52—X60为基层,管层之间通过离心浇注技术形成冶金结合。其设计原则是基材满足强度要求,合金层抵抗腐蚀。复合管X52—X60/825兼具了内外两种金属的优点,相对于整体合金管能有效降低成本,而且在保证耐蚀性的同时提高整体强度及安全性。

2 离心坯料化学成分、金相组织

2.1 离心坯化学成分(见表1)

2.2 离心管坯铸态夹杂和金相组织

图1为离心管坯铸态夹杂和金相组织,外层组织为铁素体和珠光体,内层组织为奥氏体和少量晶界析出相。

表1 离心坯化学成分

图1 离心管坯金相组织

3 生产工艺流程

生产工艺流程:环形炉加热→周期轧机轧制→热锯皮尔格头、取样→淬火+回火热处理→内外表面喷砂→超声波探伤、水压→检验、包装、入库

4 周期轧机轧制工艺技术要求

4.1 装料要求

工件在加热之前必须进行表面清理,保持表面清洁。在投X52—X60/825料前应投至少1支ϕ605mm×67.5mm左右的碳钢毛管料用于调试轧机孔型和预热芯棒,与X52—X60/825料之间不空角度。

4.2 加热要求

由于X52—X60/825复合离心铸坯两种材质复合,在加热时应严格控制加热炉温度,生产前应校对加热炉温度仪表,以确保温度控制准确。采用从出料端进料的方式,均热段炉温按1 230℃～1 240℃控制,在炉时间按1.5～2h控制,坯料应烧透且温度均匀,严防过烧。(视生产时碳钢料加热情况而定)。

4.3 轧制要求

(1)轧前毛管内表面吹氧化铁皮,轧制过程中喂入量应均匀、适中,确保表面质量和几何尺寸;打头和脱捧时关闭冷却水。在保证设备安全且不超负荷的情况下,尽快完成轧制,严格控制终轧温度在850℃以上,热锯切皮尔格头。

(2)芯棒表面采用玻璃粉润滑,严禁用石墨粉润滑。

(3)钢管不矫直。钢管热轧后24h内必须进行调质热处理。

5 试验结果与分析讨论

成品管几何尺寸精度均满足技术要求,但该支钢管轧制后出现了内裂缺陷。其宏观形貌见图2。经初步分析,该缺陷为管坯加热温度过高,或者在加热温度下加热时间过长导致,即管坯发生了过热或过烧现象。图3、图4、图5分别为管体基层、皮尔格头及过渡区的奥氏体晶粒度。可见,奥氏体晶粒粗大,晶界发生了氧化甚至晶界已局部溶化(见图6、图7)。

通过跟踪实际生产时管坯的加热情况,当时碳钢料已烧透且温度均匀,没有发生过热及过烧情况。但离心坯的两种材料由于导热系数不同,当炉温显示为1 230℃～1 240℃时,复层温度已达到过热状态。为避免该缺陷的产生,均热段温度应按1 200℃～1 210℃控制。

图2 钢管内裂形貌

图3 基层晶粒度100×

图4 皮尔格头晶粒度100×

图5 过渡区晶粒度100×

6 结论

(1)采用周期轧管机组轧制大口径油气田高腐蚀环境用X52—X60/825双金属复合管材的生产工艺是可行的,成品管几何尺寸精度均满足技术要求。

(2)钢管轧制后出现的内裂缺陷为管坯加热时过热或过烧所致,为避免该缺陷的产生,均热段温度应按1 200℃～1 210℃控制。

图7 晶界溶化50×

[1] 顾建忠.国外双层金属复合钢管的用途及生产方法[J].上海金属,2000,22(4):16—24.

[2] 宋彬.双金属复合管的制造及应用[J].给水排水,2002,28(10):65—66.

[3] 曾德智,杜清松,谷坛等.双金属复合管防腐技术研究进展[J].油气田地面工程,2008, 27(12):64—65.

[4] 傅广海.徐深气田CO2防腐技术分析[J].油气田地面工程,2008,27(4):66—67.

Hot Tolling Technology Studied for Super-caliber Bimetal Clad Pipe

HUANG Yun,ZHANG You-peng,CUI Qiong,YANG Xu

(Pangang group Chengdu steel vanadium Co.,LTD Steel pipe Research Institute,Chengdu 610300,Sichuan China)

This paper introduces the hot rolling process of Pilgering pipe mill of X52—X60/825 super-caliber bimetal clad pipe used for high corrosion environment in Oil and gas fields.And analyzed for the cause of internal crack in Pilgering-rolling process of X52—X60/825 bimetal clad pipe,it may provide a reference to avoid appearing again such defects.

large diameter;clad pipe;seamless steel pipe;Pilgering pipe;hot rolling process

1001—5108(2016)03—0026—03

TG335.83

A

黄云,硕士研究生,工程师,主要从事油井管新品开发及技术服务工作。