[发明专利]一种双相不锈钢连续管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种双相不锈钢连续管及其制造方法，该双相不锈钢连续管的化学成分按质量百分比为：Cr：19.5～21.5％、Ni：1.00～3.00％、C：≤0.030％、Si：≤1.00％、S：≤0.030％、P：≤0.040％、N：0.05～0.17％、Mn：4.0～6.0％、Mo：≤0.60％，其余为Fe和不可避免的杂质。制造方法的步骤包括：(1)制造卷板；(2)卷板纵剪和钢带接长；(3)钢带成型，利用激光焊接；(4)全管体热处理，快速冷却制造不锈钢连续管。本发明双相不锈钢连续管通过优化合金含量，严格控制Ni等贵金属元素含量，生产的连续管具有高强度、疲劳寿命好、高塑韧性、耐蚀性能优良等特点。

技术领域：

本发明属于石油天然气管材技术领域，具体涉及一种具有高强度、疲劳寿命好、高塑韧性、耐蚀性能优良的双相不锈钢连续管及其制造方法。

背景技术：

连续管(CT，Coiled tubing)，是一种高强度、高塑性，并具有一定抗腐蚀性能的单根长度可达数千米的新型油气管材。由于连续管技术具有效率高、成本低、作业范围广、占地面积小等一系列技术优点和作业优势，因此连续管将在油气田勘探、开发、作业、增产中发挥着越来越重要的作用，具有广阔的应用前景。

随着我国油气资源开发力度加大，大量含有H₂S、CO₂等腐蚀介质的酸性油气田被开发。油气层中H₂S、CO₂、Cl^-含量高，矿化度高，对连续管表面腐蚀严重，直接影响油气田生产，制约了多项采油采气技术应用。所以国内各大油气田作业单位急需大量耐蚀连续管在含有高H₂S、CO₂、Cl^-等腐蚀介质的酸性油气田中应用。

现有技术中，已发现奥氏体不锈钢(如16Cr、304、316)连续管的报道，奥氏体不锈钢连续管强度较低，单根管柱长度受限，严重制约连续管入井深度，应用范围有限。在含有Cl^-的油气田工况中，奥氏体不锈钢易发生孔蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、在热作用下也会发生晶间腐蚀。其次在含有高H₂S环境中，奥氏体不锈钢点蚀电位低，钝化膜成分改变，耐蚀性能下降，极大的降低了奥氏体不锈钢连续管的使用寿命。

双相不锈钢连续管兼具了铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优良特性，具有较高的强塑性，在H₂S、CO₂、Cl^-等腐蚀介质中抗应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀性能较强。“一种双相不锈钢连续油管的制造方法”(CN 201610004312.9)中公布了一种双相不锈钢连续油管的制造方法，该方法中双相不锈钢连续管的合金体系是通过Ni等贵金属元素促使管柱金相组织中奥氏体相稳定，Ni等贵金属元素含量较高，Ni含量高达4.1-6.4％，因此采用该方法生产的双相不锈钢连续管的价格是碳钢连续管的3倍甚至4倍以上，性价比较低，严重制约双相不锈钢连续管在油气田开发中大规模推广应用。

现有技术中，已发现采用HFW高频焊接方式对成型后的连续管进行焊接，该种焊接方式常伴有金属氧化物没有随熔融金属挤出，而被夹在熔合面上形成夹杂物。焊接中加热温度高，温度梯度大易在热影响区形成金属间化物和脆性相组织，大大降低了焊缝综合力学性能。并且通过HFW高频焊制造的双相不锈钢连续管内壁会形成毛刺，内壁毛刺不仅影响管内油气流通内径，而且毛刺周边易产生微区沟槽，形成沟槽腐蚀大大降低连续管使用寿命。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种双相不锈钢连续管及其制造方法，通过合金成分的设计，并通过钢带对接、UOE排辊成型、激光焊接、固溶热处理等多种制造工艺，生产出具有高强度、疲劳寿命好、高塑韧性、耐蚀性能优良的经济型双相不锈钢连续管，适合在含有较高H₂S、CO₂、Cl^-的酸性油气田环境中使用。本发明还提供一种节镍经济型双相不锈钢连续管的制造方法。