L80-13Cr不銹鋼是一種耐蝕性相對(duì)較高的石油管材,主要是靠添加12%~14%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Cr來提高材料的耐CO2腐蝕性能[1-2],是濕潤(rùn)C(jī)O2環(huán)境下使用的油井管的代表產(chǎn)品。此外L80-13Cr不銹鋼具有良好的耐海水腐蝕,使之成為海洋油氣開采中的常用鋼材[3-8],因而被各大油氣田所使用。L80-13Cr是一種石油油井管用鋼,目前已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,在國(guó)內(nèi),塔里木、勝利等油田已經(jīng)在一些含CO2的油氣井中使用了L80-13Cr材料的油套管以確保油氣井的安全[9-11]。
L80-13Cr采用美國(guó)石油協(xié)會(huì)(API)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品已列入API Spec 5CT“套管和油管規(guī)范”。L80-13Cr為馬氏體不銹鋼,通過熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能,通俗地說,L80-13Cr是一類可硬化的不銹鋼,其化學(xué)成分要求見表1。
L80-13Cr已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,但在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在許多不足或缺陷,需進(jìn)一步加強(qiáng)管材成分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等[12]。管材質(zhì)量除了取決于材料成分與冶金質(zhì)量之外,還與微觀組織密切相關(guān),而塑性變形和熱處理工藝直接影響著材料的微觀組織。新興鑄管股份有限公司可以根據(jù)市場(chǎng)需求采用熱擠壓和斜軋兩種成型方式生產(chǎn)L80-13Cr無縫管,以滿足不同產(chǎn)品規(guī)格及客戶的要求。
1. 熱成型裝備
1.1 擠壓設(shè)備
最大擠壓力:6300 t;坯料最大單重:1.5 t;坯料最大長(zhǎng)度:1.3 m;坯料最大外徑:435 mm;成品最大外徑:325 mm;成品最大長(zhǎng)度:20 m。
1.2 斜軋?jiān)O(shè)備
斜軋機(jī)型:219 Accu Roll機(jī)組;坯料最大單重:1.4 t;坯料最大長(zhǎng)度:4.6 m;坯料最大外徑:220 mm;成品最大外徑:219 mm;成品最大長(zhǎng)度:18 m。
2. 工藝流程
2.1 熱擠壓工藝流程
擠壓整體流程為:坯料檢驗(yàn)→機(jī)加工→預(yù)熱→感應(yīng)加熱→潤(rùn)滑→擴(kuò)孔→感應(yīng)加熱→潤(rùn)滑→擠壓→切管→酸洗→熱處理→矯直→切管→酸洗→修磨→探傷→終檢→噴標(biāo)→包裝入庫。
擠壓工藝:金屬熱擠壓是將空心坯料放入擠壓筒中,將芯棒穿入坯料內(nèi)孔,芯棒與模子間形成環(huán)形間隙,在坯料后端施加壓力,使金屬?gòu)脑摥h(huán)形間隙中流出而形成所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法[13],尺寸是由模子和芯棒共同決定的。熱擠壓示意圖見圖1。