[发明专利]一种N08028合金无缝钢管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无缝钢管制造技术领域，尤其是油井用无缝钢管的制造。

背景技术

自20世纪60年代开始，随着超深、高硫油气井相继被发现和开采，对油井管、油套管及接箍料用无缝钢管的要求变得越来越苛刻。目前，世界油气田中大约1/3含有H₂S气体，我国油气资源中，大部分含有CO₂和H₂S。其中，部分油井气仅含CO₂或仅含H₂S，而更多的油井气同时含有CO₂和H₂S。由于这类油气井中含有大量的H₂S、CO₂、Cl^-等腐蚀性介质，普通的碳钢、低合金钢乃至13Cr、22Cr等不锈钢已无法满足开采环境的要求，石油行业迫切需要开发出具有更好耐蚀性的油井用无缝钢管材料。高镍合金与一般不锈钢相比，不仅具有良好的抗全面腐蚀、局部腐蚀以及应力腐蚀的能力，还具有良好的综合力学性能和冷、热加工性能，因此各种高镍合金便很快应用到了耐蚀油井用无缝钢管的制造中，UNS N08028合金便是其中的一种。（UNS是UNIFIED NUMBERING SYSTEM“统一编号系统”的缩写，是由美国机动车工程师学会SAE和美国材料与试验协会ASTM于1967年共同设计的一种便捷地编号系统。目前该编号系统已在SAE和ASTM标准中形成文件加以详细说明。SAE标准号为J1086，ASTM标准号为E527，名称为“金属和合金编号推荐方法”。UNS编号系统的编号方法是由一个字母和五位数字组成，N00001～N99999代表镍和镍合金，UNS N08028对应的中国不锈钢牌号为0Cr27Ni31Mo3Cu）。

UNS N08028合金含Cr量高达27%且含Mo的高合金奥氏体不锈钢,具有良好的力学性能和机械加工性能，在腐蚀性介质中可形成钝化膜隔绝基体和腐蚀介质的接触从而具有优良的耐蚀性。接箍料为连接油井管或油套管的接箍提供的管料，N08028合金油井管、油套管及接箍料用无缝钢管可满足石油开采环境的要求。

目前，无缝钢管的制造方法非常多，有周期轧制方法、顶伸方法、挤压方法、连轧方法、斜轧方法及配套冷轧、冷锻方法等，一般方法均为采用轧坯或锻坯作为原料进行穿孔、延伸轧制的方法。

UNS N08028合金无缝钢管由于高温变形抗力大，热穿孔非常困难，只能采用机械钻扩孔的方式形成空心管坯。采用该种方式不仅造成心部材料的浪费，金属收得率与成材率低，而且机械钻扩孔的难度极高，热加工困难，废品率较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种N08028合金无缝钢管的制造方法，材料利用率高，制造成本和废品率较低，产品质量好，不仅能满足耐蚀性能要求，而且具有较高的强度和硬度，能满足油气田苛刻环境的工作要求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种N08028合金无缝钢管的制造方法，包括下述步骤： 

（1）离心铸造：采用离心铸造技术生产N08028合金空心管坯，空心管坯在大于950℃下入水淬水后均质化处理，再对空心管坯的内、外表面进行机械加工，清洗；

（2）径向锻造：将空心管坯加热到1100℃～1250℃后，对空心管坯添加玻璃粉润滑剂，利用径向锻造机对空心管坯进行径向锻造，形成径向锻坯，径向锻坯在大于950℃下入水淬水后对其内、外表面及端面进行机械加工；

（3）热扩孔：对径向锻坯依次进行预热、一次感应加热和内外表面添加玻璃粉润滑剂后，利用扩孔机对径向锻坯进行热扩孔，形成坯料；

（4）热挤压：对坯料依次进行水除鳞、二次感应加热和内外表面添加玻璃粉润滑剂后，利用挤压机对坯料进行热挤压成型，形成热挤压荒管, 热挤压荒管在大于950℃下入水淬水；

（5）冷变形：对热挤压荒管进行固溶处理后，利用冷轧机组或径向锻造机对热挤压荒管进行冷变形，形成无缝钢管。

进一步的，无缝钢管为油井管、油套管及接箍料。

进一步的，步骤（1）中均质化处理温度为1050℃～1200℃，保温时间大于10小时。

步骤（1）中对空心管坯的机械加工为：外表面单边加工去掉2mm～6mm，内表面单边加工去掉3mm～12mm。

步骤（2）中对径向锻坯的机械加工为：外表面加工去掉0.5mm～3mm，内表面加工去掉1mm～5mm，两个端面各加工去掉10mm～30mm。