[发明专利]一种合金结构钢及利用该合金钢制造隔热油管的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金结构钢，特别涉及一种适用制造隔热油管用的合金结构钢。本发明还涉及利用该合金结构钢制造隔热油管的加工工艺。

背景技术

隔热油管又称隔热双层管，是油井管中专用技术油管，是油井应用热采技术主要管材之一。

热采技术随着石油工业技术而发展，它对低压井，稠油井，老油井以及低温地带油井稳定和提高日产量最有效方法之一。已被广泛应用和推广。尤其稠油井含有较高比例的石蜡和沥青的原油，特点是比重大，粘度高，流动性差的重质油。以及一些老油井，由于采掘时间长，油层压力低，原油流动性差，采掘十分困难，为了保证油井的日产量稳定或提高，必须推广应用热采技术来增加采掘量。由于热采技术的迅速发展，使昔日被称为“地下僵龙”的高粘度稠油跃出地面成为十分重要的石化原料。

随着稠油开采的不断增加，热采技术得到迅速发展，相应隔热油管(即隔热双层管)的需求量大大增加。

热采技术的原理：主要利用特制的隔热油管向地下稠油层注入高温高压蒸汽。使它在油层里停留7～15天时间，从而达到软化原油作用、提高原油温度、降低粘度、增加流动性，使原油增强自喷能力或借助于抽油机增加采集能力的技术。

隔热油管由两层钢管组成。外层管又称外套管，内层管又称内衬管。在内外层管之间填补绝热材料(如耐高温玻璃纤维、铝箔、硅酸盐等多层包扎而成)，同时将夹层间抽成真空或注入惰性气体(He或Ar)增加绝热性能。

由于隔热油管的工况条件，必须采用高强度材质管制造而成。尤其内层衬管承受高温高压(温度T≥380℃，压力P≥36MPa)，因此，必需采用强度达到N80级，外层套管处于常温下工作，一般可应用强度J55级即可，也可采用与内衬管同等强度钢。

隔热油管的外套管和内衬管之间保持一定间隙，在制造时内衬管两端必须进行加厚再扩径加工，内衬管务必有良好的加工工艺性能。内外管的连接应用焊接方法，内外管需具有良好的焊接性能(一般可用材质的碳当量Ce来控制)。

隔热油管工作条件十分恶劣。外层套管承受温度和压力与工作现场等同。然而内层衬管除承受输送高温高压蒸汽外，由于内外管温度和压力差悬殊，产生应力特别严重，使整个管体处于复杂应力作用下，往往使整个管体产生弯曲、扭转或焊缝产生裂纹、开裂等缺陷出现。尤其内外管端连接处由于焊接产生热影响区，迫使该部分材质的可塑性降低，即使采取退火或回火处理，亦很难达到正常状态。容易成为裂纹、开裂等缺陷的埋伏区。

依据隔热油管应用特点和生产制造，管体材质一般选用优质低合金结构钢。用热轧无缝管方法制成管体(平端)，用调质处理提高钢的强度。尤其内衬管强度务必达到N80级要求。日本和美国的内外管是应用25Mn2钢制管。其内衬管应用水作淬火剂淬火，再经回火处理而成(金相组织为回火索氏体)。而德国和我国某些厂家则选用25CrMo钢制管，用油作淬火剂淬火，加回火处理而成。这两种调质处理方法的共同点：工艺装备复杂、投资大、技术水平高、操作难度大、合格率低、成本高，迫使成品价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种合金结构钢，利用该合金结构钢制造隔热油管的外套管和内衬管，加工工艺简单，提高隔热油管的外套管和内衬管的焊接性能。本发明还提供利用该合金结构钢生产隔热油管的加工工艺。

为解决上述技术问题，本发明合金结构钢的化学成份按重量百分比计量，C：0.24％-0.32％，Mn：1.50％-1.80％，Si：0.40％-0.60％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Cr：≤0.15％，Ni：≤0.20％，V：0.06％-0.15％，Cu：≤0.20％，Al：≤0.02％，余量为Fe及不可避免的夹杂；碳当量Ce≤0.58％。

合金结构钢生产隔热油管的加工工艺步骤是：

(1)对经检验合格的管坯进行下料；

(2)对管坯进行加温，加热温度为1200-1240℃；

(3)在热定心下进行穿孔；

(4)对管料进行打头处理；

(5)对管料进行退火处理；

(6)对管料进行酸洗；

(7)对管料进行磷化皂化处理；

(8)对管料进行冷拔处理；

(9)对冷拔后的管料再次进行退火、酸洗、磷化皂化和冷拔处理，直至钢管尺寸符合设计要求；

(10)对管料进行正火热处理，正火温度为900-940℃；

(11)对管料进行矫直和切头尾；

(12)对管料进行理化检验和无损检测，钢管的金相组织应为铁素体和珠光体，不得有魏氏组织存在。