J55 K55 HFWНаучно-исследовательскиеиопытно-конструкторскиеработывобластиисследованийиразработок

要求钢的研究和发展前景HFW石油套管在未来进行了讨论。指出发展要求钢铁HFW石油套管应突出炼钢+管制造+管处理
和一致的质量体系的优势来实现差异化发展;扩大开发产品的规格和输出,大口径厚壁K55研究和发展,高anti-extrusion和коррозиясопротивление
石油套管。

关键字:HFW;маслокорпус;300年КМСТАЛЬ;研究和发展现状;前景;J55;K55

根据成形方法,石油套管管道分为两种类型:无缝钢管和焊接钢管。相比之下,无缝钢管,焊接管道最显著的壁厚和尺寸精度高的特点,好崩溃的阻力,和短制造过程。,высокаяпроизводительность,各种各样的规格,сохранениеэнергии,低生产成本,和高性价比;следовательно,高频焊接(HFW短)在国外通常被用于石油外壳吗(如美国,ЯпонияГерманияЮжнаяКорея,ит.п。)管道代替无缝钢管,国内油田也在逐步推广使用[1]
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要求钢铁有限公司,ООО。(要求钢材短)开发了H40J55 K55,
M65 L80 1歌曲到手机上q1、歌曲到手机上和P110钢级石油套管HFW产品включая7外直径(219.08~ 508.00毫米),46техническиехарактеристики(Таблица1),基本上满足产品大纲根据需求,500000年吨已经提供给国内外油田和其他用户[2 - 3]。

J55套管的技术困难和工艺特点

相对于其他焊接方法,高频焊接的特点是缺乏金属填料(如焊丝);следовательно,当焊接过程稳定,焊接质量在很大程度上取决于带钢的质量。Например,宝钢生产的J55套管Φ610 mm HFW纵缝焊管机组的原始化学成分与C和Mn钢为主要加强元素,不包含注,热轧带钢,中心偏析[1]
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J55石油套管的范围,可以制造Ф219.08 ~ 508.00毫米,其中两种规格的钢带宽度用于Ф219.08毫米和Ф244.48毫米770年700年мми毫米分别,狭窄的。为了不浪费热轧能力,通常热轧1 420мм,1 560年毫米宽条是沿中心线纵向切割。由于热轧带钢的成分偏析,的隔离1/2部分(钢带的中心)是认真的,中心偏析带位于后的焊管,和分离区在线焊接规范热处理后焊缝热影响区上有条马氏体套管,和API标准不允许在套管无节制的马氏体的存在,所以它是必要的补充
添加整个管热处理来消除,因此增加了生产成本。针对上面的问题,要求钢铁有限公司,ООО。设计两个测试方案调整化学成分的钢带用于J55套管[1]
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计划1:减少碳材料设计减少钢带中心偏析вес(С)Этов0.17% 0.20%,0.075%低于原来的化学成分,减少碳隔离;是的,锰含量和原始成分相同。试验后的生产计划1,在钢带的中心偏析减少,但仍有少量的马氏体在隔离区内焊后热影响区正常化热处理[1]
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计划2:减少碳和锰在材料设计,以减少钢带中心偏析вес(С)Это0.13%в0.18%,который0.105%低于原来的化学成分,减少碳隔离;вес(MN)是0.60% ~ 1.00%который0.30%低于原来的化学成分,这样可以减少锰的隔离,所以没有在线正常化后马氏体结构焊缝的热处理[1];强度损失,提高处理性能的管道,防止套管螺纹粘;添加少量的Ca净化钢液,促进MnS的球状化处理,,提高材料的综合性能[4]。对J55钢带设计的构成方案2,马氏体将不会出现在热影响区后的焊管,微观结构和强度的要求规范API 5 ct。

API 5 ct K55 / J55化学成分

Класс	C≤	如果≤	Mn≤	Р≤	S≤	CR≤	倪≤	铜≤	莫≤	V≤
API 5 ct K55 / J55	0.34 - -0.39	0.20 - -0.35	1.25 - -1.50	0.020	0.015	0.15	0.20	0.20	/	/

API 5 ct K55 / J55力学性能

Маркастали	Пределтекучести(Мпа)	Прочностьнарастяжение(Мпа)	总伸长负荷下%
API 5 ct K55	379 - 552	≥655	0.5
API 5 ct J55	379 - 552	≥517	0.5

Термическаяобработка(PSL2和PSL1是不同的)

API 5 ct J55 PSL1和API 5 ct K55 PSL2是相同的(滚动交割);

СТАНДАРТОВPSL2:J55和K55应该归一化或正火和回火。如果增厚,正火或正火和回火后应该添加增稠。

Испытаниенаудар(PSL2和PSL1是不同的)

Трубки:PSL1,J55和K55没有要求;PSL2 J55和K55需要最低影响工作20全尺寸试样的j,和最小影响工作27全尺寸试样的j。

Связь:J55和K55影响测试是必要的。试样的最小冲击能量是20 j,和全尺寸试样的最小冲击能量是27 j。

K55套管的技术困难和工艺特点

K55钢级石油套管的屈服强度范围是379 - 552 mpa之间,和抗拉强度大于655 mpa,特点是产率很低的材料吗(0.58 - -0.84)。从材料的化学成分设计
换句话说,常见的carbon-manganese钢是理想实现低收益比率,如37 mn5钢,这是广泛应用于生产无缝钢管K55年级的,与w(С)около0.37%和w(MN)около1.3%。37 mn5轧制后的屈服强度450 MPa,抗拉强度高于700 MPa,和收益比率0.64,可以满足的要求K55钢级机械性能[5]

HFW套管的生产过程:炼钢→连铸→热轧成线圈的线圈,脑袋和尾巴→剪切对焊→地带形成→焊接→在线焊缝热处理或整个管→管的热处理加工→工厂检查等。线圈的头和尾剪切对接焊过程是连续生产的关键过程,实现多个线圈和反映HFW焊接钢管的生产效率。темнемение,由于低碳当量头部到尾部对接焊的线圈所需的材料,通常要求碳当量CEIIW小于0.43,否则很容易造成破损,严重影响生产效率。自碳当量CEIIW 37 mn5钢0.58,结合焊接钢管的生产工艺特点,这个钢显然是不适合生产K55钢级石油套管HFW;следовательно,K55的技术困难生产石油套管钢级HFW在于材料的设计必须确保在低碳当量产率较低。HFW形成方法,要求钢铁有限公司,ООО。采用先进的row-roll成形技术,它提供了一个保证获得优良的焊接性能吗。Вовремяпроцессаформовки,钢带经过每个轧机的辊,并逐渐弯曲的形状理想管空白根据设计通过系统[3],这是一个连续和动态变形过程。在这个过程中,随着钢带的横向弯曲变形напряженность,压缩和回弹同时发生,表面剪切变形和板的厚度方向,边缘和纵向拉伸和挤压变形[6]。各种变形的应力状态是非常复杂的,但是应变ε可以由下面的估计公式:ε= t /(D + t)(1)其中t -钢带的厚度мм;D -焊管的外径,мм。实践证明,通过碳减排,在热轧合金化和控制冷却,可以生产热轧线圈K55机械性能满足要求的钢种。Например,热轧板卷的最后轧制温度大于860年°C和卷取温度570°C,屈服强度是478年MPa和抗拉强度697 MPa [5]。的中径Ф273毫米×10.16毫米套管,后压力管道制造3.6%。根据应力-应变曲线,时的压力3.6%имеетместо,管后的屈服强度会增加到563 MPa,已超过所需的K55范围屈服强度钢级[5]。对于这种热轧线圈,为了确保管后的屈服强度小于552 MPa,压力管后不得超过3.0%。如果不同规格的套管HFW K55钢种是有限的3.0%应变,只有Ф339.72毫米×9.65毫米,Ф406.4毫米×11.13毫米,Ф473.08毫米×11.05毫米,Ф508毫米×12.7毫米,Ф508毫米×11.13毫米和其他HFW套管规范不到的应变3.0%,也就是说,在理想的条件下不考虑线圈的性能波动,只有上面的五个规格的外壳管后的力学性能可以满足K55钢级的要求。其他规范的外壳,热处理后必须使用管生产合格HFW外壳。

现场生产表明,相比之下,线圈,后管体屈服强度的形成50 - 100MPa高于线圈,和抗拉强度10 - 30MPa低。Такимобразом,理想的线圈应该屈服强度控制
它是大约400 mpa,而抗拉强度应控制680 mpa以上;收益率比0.59。很明显,如此低的收益率比难以实现对普通碳和低合金钢。

实践表明,:由于显著的加工硬化效应小直径HFW套管,热轧板卷取后的力学性能不能满足K55钢级的要求。темнемение,大直径套管很小的加工硬化效果相同的壁厚。在实验室研究的基础,两套技术解决方案可以采用分别处理。计划1,规范Ф339毫米以上,进行微调测试当前钢的化学成分的成绩,为了培养出合格的K55钢种外壳通过在线焊接热处理后管;计划2,规范Ф339毫米以下,经过正常化的管热处理K55整个管满足性能要求的钢种。

第一套方案,这个想法的组合设计:两个固溶强化合金元素的最佳组合,C和锰,可以有效地降低材料的屈服强度比[7],如37 mn5钢种的生产K55钢种бесшовнаястальнаятруба,和它的屈服强度比可以达到0.64;следовательно,37 mn5碳减少的基础上满足要求的低碳当量、低屈服强度比。Сдругойстороны,铝镇静钢是一种传统的细粒度的钢,和阿尔•作为合金元素是不利于降低材料的屈服强度比,和艾尔的内容应该降低。第二套方案,规范热处理的方法焊管用于消除加工硬化效应引起的地带形成。因为热处理正常化的焊管不仅可以消除材料的加工硬化的影响和波动力学性能上的线圈本身的性质,但也使焊缝的力学性能和微观结构接近管体,和整个管道的力学性能是稳定的。良好的性。设计理念构成如下:的基础上carbon-manganese钢,V是主要加强元素,P和S等杂质的控制,由Ca和钢液净化治疗。K55钢级套管性能稳定。管两方案后的拉伸性能使所有符合要求的API 5 ct标准规范(Таблица2)。Ф473.08毫米×11.05毫米K55钢级套管产品如图1。

发展前景要求钢HFW石油套管

根据文献[8],石油和可燃气体(如天然气,页岩气,угольногометана,ит.п)。目前是主要的能源被人类吗。Впрошлом30годы,世界化石能源使用量持续增加,主要来自石油,可燃气体和煤。其他类型的能源,比如水能源,核能源,生物质能,风能,和太阳能,只占一小部分的总能量。即便是在最乐观的发展速度,是不可能取代化石能源和至少占据了优势地位2050年。自从我国成为石油净进口国1993年,我的国家的原油消费的年均增加5.77%,并已成为世界第二大原油消费国。根据国际能源署的预测(国际能源机构)和美国能源信息管理局(环境影响评价),通过2030年,我的国家对石油和天然气的需求将主要是什么800年数百万吨的原油200年十亿立方米的天然气。中国的”第十二个五年计划”石油和天然气的计划:中国石油天然气集团公司400年миллионтонн,海外勘探占50%,国内主要矿业松辽,鄂尔多斯,新疆,渤海湾和Sichuan-Chongqing区域;中国石化集团公司计划生产当量110年миллионтонн;中国海洋石油总公司的100年миллионтонн。Втечение”第十二个五年计划“период,平均每年对油井管道的需求3.2миллионтонн。油井管道是重要的材料和设备所需的石油和天然气勘探和开发,,占平均20%в30%整个工程造价。石油和天然气工业勘探开发过程中使用和消费的过程中大量油井管道。在1980年代之前,全部或主要是油井管使用在我的国家依赖进口。直到1998年,油井管的本地化率在我的国家85% [9]。Внастоящиймомент,我的国家的油井管生产能力已经达到了10миллионтонн,生产能力是严重overcapacitated。Изих,钢铁企业的生产能力+管制造+管处理能力5.5миллионтонн,如天津钢管集团有限公司,有限公司300КМСТАЛЬ,衡阳华菱钢管有限公司,有限公司,攀钢集团成都钢钒有限公司,有限公司,无锡Simlais石油专用管制造有限公司,有限公司,ит.п。管生产的公司+管处理能力的生产能力1.3миллионтонн,宝鸡石油钢管有限公司,有限公司;企业的生产能力与管处理能力3.2миллионтонн,如各种油田加工企业。

严重的产能过剩的背景下油井管道在我的国家,的发展要求钢铁HFW石油套管应突出炼钢的优势+管制造+管加工和一致的质量体系,差异化发展,并在以下几方面开展工作:
(1)扩展的规范和输出H40钢级石油套管,以满足经济的需求在低压油套管,低渗透性的石油和天然气领域。
(2)扩大规格和M65的输出L80-1,N80-Q和P110钢级石油套管管道满足油田的需要降低成本和提高效率。
(3)研究和发展大直径厚壁K55钢级石油套管,以满足特定的国外市场的需求。
(4)研究和开发高anti-extrusion石油套管,比如80 - tt,满足经济的需求高anti-extrusion油田套管。
(5)研究和开发耐腐蚀石油套管,如80年代,90年年代和95年代,以满足经济的耐腐蚀套管在油田的需求。