[发明专利]提高深海用钢悬链立管的管端尺寸精度的方法

说明书

本发明涉及提高深海用钢悬链立管的管端尺寸精度的方法，包括如下步骤：热轧后进行立管两管端100‑350mm范围墩粗，达到管端壁厚微增加；墩粗过程管端整体壁厚增加4‑8mm，壁厚单边增加2‑4mm；墩粗后进行调质热处理，得到均匀细小的回火贝氏体和铁素体的混合组织；管端内、外壁进行机加工，在墩粗的过渡段平滑过渡；机加工后，管端内径比名义内径小约0.25‑2mm。本发明从根本上解决了热轧无缝管线的管端尺寸精度问题，避免了焊接因为尺寸问题引起的应力集中导致疲劳寿命降低，进而造成服役失效，在不增加管体壁厚的情况下显著提高了深海用钢悬链立管的疲劳寿命，提高了深海用钢悬链立管的使用安全系数。

技术领域

本发明属于石油管加工制造技术领域，尤其涉及提高深海用钢悬链立管的管端尺寸精度的方法。

背景技术

随着海洋油气产业的发展，越来越多的深海或者超深海油气资源被勘探和发现，不管海洋油田开发采用何种浮式平台，都需要使用立管，而钢悬链立管在深海及超深海油田的开采中使用最为广泛。钢悬链立管在服役过程中由于受到海浪、涡流、内压作用的影响，成为海洋管道系统中薄弱易损的构件之一，在内部流体和外部载荷的作用下会发生疲劳破坏造成失效，尤其是触地点和顶部连接处极易受到疲劳损伤，而焊接接头则是疲劳失效的薄弱部位，管与管之间的尺寸精度影响了焊接匹配度，从而影响了焊接接头的疲劳寿命，因此对于钢悬链立管来说，管端尺寸精度成为提高深海钢悬链立管的疲劳寿命的关键。

钢悬链立管的管端尺寸精度要求极为苛刻，钢悬链立管要求：High/Low错位差：≤0.5mm，内径公差：≤±0.25mm。目前热轧无缝钢管的尺寸远达不到钢悬链立管的使用要求，而热处理后管端定径虽然能够改善管端尺寸精度，但是也无法满足钢悬链立管的尺寸要求，管端尺寸问题成为了制约深海钢悬链立管研发的关键。

专利CA2680943中提到了管端墩粗的方法可用于钢悬链立管触地点，通过壁厚加厚来降低分布在横截面上的应力，从而提高疲劳寿命。但是也存在以下几个问题：1，此发明没有提到墩粗后需要进行机加工，所以墩粗后管端尺寸精度问题会影响焊接匹配度，进而影响疲劳性能；2，此发明中墩粗壁厚增加较厚，需要通过提高Cr、Mo等合金元素来增加淬透性，增加了成本；3，墩粗后管子分为加厚端、过渡段和管体，以上三个区域金相组织不一样，力学性能也有差别，过渡段这种几何结构会造成服役过程的应力集中。

因此，基于这些问题，提供一种能解决钢悬链立管的管端尺寸精度问题的提高深海用钢悬链立管的管端尺寸精度的方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能解决钢悬链立管的管端尺寸精度问题的提高深海用钢悬链立管的管端尺寸精度的方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

提高深海用钢悬链立管的管端尺寸精度的方法，包括如下步骤：

热轧后进行立管两端100-350mm范围墩粗，达到管端壁厚微增加；

墩粗过程管端整体壁厚增加4-8mm，壁厚单边增加2-4mm；

墩粗后进行调质热处理，得到均匀细小的回火贝氏体和铁素体的混合组织，且管端与管体组织性能基本保持一致；

管端内、外壁进行机加工，在墩粗的过渡段平滑过渡；

机加工后，管端内径公差小于±0.25mm，管端内径比名义内径小约0.25-2mm。

进一步的，所述热轧后进行立管两管端墩粗的方法为：

对热轧后立管进行感应加热，加热到950℃-1150℃，保温100-200s；

保温后的管料运送到加厚模具，用冲头进行挤压；

冲头达到设定的保护限位后恢复原位，加厚过程完成。