[发明专利]石油和天然气工业所用的管道以及钻杆单元的制造方法

说明书

本发明一方面是关于石油和天然气工业所用的二端具有接头的薄壁输出管所构成的管道的制造方法，另一方面是关于钻地用钻杆的相互可以用螺纹联接起来的钻杆单元的制造方法。

石油和天然气工业所用的管道和相互用螺纹连接的钻杆单元应用于在地下钻深孔或在地面范围输送石油。管道主要承受内压和轴向力，钻杆单元承受由于钻头的重量，它本身的重量和钻孔时的扭矩以及弯曲所造成的高机械负荷。通常只是将管道和钻杆单元进行调质处理，调质处理之后在管子和钻杆单元上装上所提到过的接头。这种接头是法兰接头或一段短的壁很厚的带螺纹的管子，通过这些接头将钻杆单元互相连接起来。

过去，有的钻杆单元上的接头是先用螺纹装在管子上然后进行焊接。然而近来已经普遍地将管接头通过焊接的方法，例如用压焊与管道相连接，并将焊接处去除毛刺，和进行消除应力的退火处理。

这种管子和钻杆单元的物理特性（屈服极限，延伸率）是足够的。但当存在潮湿的酸性气体时它 的承载能力只剩下了屈服极限值的一小部分。迄今所生产的管子中从焊缝到基础材料过渡段的抗应力腐蚀能力极差。材料的抗应力腐蚀能力在硫化氢饱和液中按美国全国防蚀工程师学会标准（NACE）TM-01-77加以检验。

本发明的目的在于提高管道和钻杆单元的抗腐蚀机械承载能力，使其与它的物理承载能力相适应。

本任务是采取以下措施完成的，在地球表面输送含有硫化氢的石油或天然气所用的管道是由二端带有接头的薄壁输出管所构成，该接头以焊接的方法与管道两端相连，焊缝经过去除毛刺，热处理和最终的切削加工。其特点为输出管和接头系由含碳量为0.20%至0.60%，含锰量为0.5%至1.8%，有0.5%至3.5%的铬和钼，含磷不大于0.02%和含硫量不大于0.005%的钢材所制成，并在焊接和去毛刺后进行调质处理。

因此这种钢材具有下列特性：

屈服极限 515至760N/mm²

抗拉强度 最小为660N/mm²

延伸率    最小为15.5%

硬度    最大为26洛氏硬度

缺口冲击韧性    按国际标准化组织标准（ISOV）在室温下最少为60焦耳单位。

持久强度    按美国全国防蚀工程师学会试验手册NACE-TM-01-77在硫化氢饱和试验液中和≥80%的最小屈服极限值条件下应大于或等于720小时。

用于钻地并在所提到的含大量酸性气体条件下承受高机械负荷的钻杆单元由输出管和接头组成，其中排出管通过加热后墩粗的末端和接头以焊接的方式联接，焊缝经过去毛刺、热处理和钻杆单元经过最终的切削加工。其输出管和接头的材料与前面所述用于管通的输出管和接头所用的材料相同，但也可以由含碳量0.40%至0.55%，含锰量0.8%至1.8%，有0.5%至3.5%的铬和钼，含磷不大于0.02%，含硫不大于0.005%的钢材制成，并在焊接和去毛刺后进行调质处理，这种钢具有以下特性：

屈服极限 655至760N/mm²

抗拉温度 最小为720N/mm²

延伸率    最小为15.5%

硬度    最大为26洛氏硬度

缺口冲击韧性    按国际标准化组织标准（ISOV）在室温下最少为60焦耳单位。

持久强度    按美国全国防蚀工程师学会试验手册NACE-TM-01-77在硫化氢饱和试验液中和≥80%的最小屈服极限值条件下应大于或等于720小时。

上述的管道和钻杆单元均以下述温度规范进行调质处理。

加热温度在超过A_C3点50至200度之间，

淬火从这一温度起至少比A_r1点低200度，

回火温度低于A_C1点。

本发明并不涉及被加工的管子从轧制温度是在空气中冷却还是正常地退火。输出管的调质处理也同样没有特殊要求。为了使输出管和接头之间有厚壁的过渡段，可以通过将管子二端在锻模中轴向墩粗获得。壁厚增加也使焊接面加宽。

在一般的情况下，接头是法兰或厚壁的短管。对于后面这种情况则只车削加粗了的管子二端的壁厚，并预先加工好螺纹部分，也不需要在焊接前对接头进行热处理。

具有事先车好外螺纹和内螺纹的接头成对地压焊于管子的二端，再去除突出的毛刺。