拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法

摘要

本发明涉及无缝钢管生产技术领域，提供一种拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法，该方法包括：生产管坯；管端加热并扩喇叭口；进行第一次加热扩制，第一次加热扩制包括三道次加热扩制；进行第二次加热扩制，第二次加热扩制包括三道次加热扩制。本发明提出的技术方案解决了拉拔式扩管机组几何尺寸精度不足、表面质量差和成材率低的问题，生产的规格J55套管的弯曲度、外径、壁厚尺寸和机械性能均满足API 5CT标准，实现了在拉拔式扩管机组批量生产规格J55套管的目的，而且扩制成材率达到89％。

权利要求

1.一种拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法，其特征在于具体工艺流程为：(1)340连轧管机组提供 管坯：首先冶炼形成成分按重量百分比计为C 

0.34～0.41％、Si 0.17～0.37％、Mn 1.25～1.60％、P和S均≤0.028％、余量为Fe的合金液，制成连铸圆坯；然后将连铸圆坯轧制成 规格的钢管；

(2)管端加热并扩喇叭口：将步骤(1)提供的钢管的一个管端经缝式炉加热至900℃；然后将该管端扩制成喇叭口；

(3)步进式炉中进行第一次加热扩制：加热温度980℃，通过第1道次扩制至然后经过第2道次扩制至 最后经过第3道次扩制至(4)步进式炉中进行第二次加热扩制：加热温度为960℃，通过第1道次扩制至然后经过第2道次扩制至 最后经过第3道次扩制至(5)平头，切头、切尾；

(6)采用 六辊矫直机矫直；

(7)探伤、水压、测长称重，合格后包装。

说明书

拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法

技术领域

[0001] 本发明属于无缝钢管生产技术领域，特别涉及一种拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法。

背景技术

[0002] 表层套管是油气井套管程序里最外层的套管，在油气田开发过程中，钻井开孔后钻到表土层以下的基岩或钻达一定深度后，下入表层套管，具体地，表层套管具有以下作用：

[0003] (1)隔离上部含水层，不使地面水和表层地下水渗入井筒；

[0004] (2)保护井口，加固表土层井段的井壁；

[0005] (3)对于钻井时遇到高压油气层的情形，在表层套管上安装防喷器可以预防井喷。表层套管与井壁之间的间隙全部要用水泥封堵，即固井注水泥时，水泥浆需返出井口，才能起到隔离地层和保护井壁的作用。

[0006] 随着易开采浅层油气油气资源的枯竭，钻井深度越来越深，深井(4500～6000米)和超深井(6000米以上)油气田开发越来普遍；同时近年来，在世界能源日益紧张的今天，页岩气作为非常规能源已经引起了全世界的广泛关注，成为世界油气勘探开发的一个热点，为了新的开采需求，表层套管的主要规格钢级由 J55钢级向 J55钢级转变。

[0007] 目前，特大口径 规格J55钢级无缝套管的轧制，国内生产主要机组有720皮尔格轧管机、508三辊连轧机，其生产主要工艺流程为：坯料加热→坯料斜轧穿孔→轧管→定径，该工艺能轧制满足外径规格的无缝管，但壁厚薄的规格(如 规格)不能实现轧制，需通过再次斜轧扩管工艺或拉拔式扩管工艺进行扩制(扩径并减壁)。

[0008] 常用的扩管机有拉拔式扩管机、推制式扩管机和辊式斜轧扩管机三种生产方式。推制式扩管生产效率低，不能实现明显减壁；辊式斜轧扩管机组投资大,不适合频繁更换规格；拉拔式扩管不仅能实现扩径，同时能实现减壁，更换规格灵活，但传统的拉拔式扩管工艺生产的钢管弯曲度、壁厚和外径精度差(弯曲度：管端≤6mm/1.5m，D±1.0％，S±
20.0％)，难以满足API 5CT和API 5B标准对套管几何尺寸公差规定。

[0009] 目前采用650mm拉拔式扩管机组进行扩管时，原拉拔式扩管工艺由 扩制规格都采取一次加热扩制(5道次扩制)，为保证终扩温度，热温度按1040～1060℃加热，氧化严重，表面质量差，同时采取一次加热扩制，每道次扩径率大，壁厚和外径精度差，同时管端弯曲度过大，通过矫直后难以明显改善。

发明内容

[0010] 【要解决的技术问题】

[0011] 本发明的目的是提供一种拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法，使产品的几何尺寸和性能满足API 5CT标准规定。

[0012] 【技术方案】

[0013] 本发明是通过以下技术方案实现的。

[0014] 本发明涉及一种拉拔式扩制特大口径J55套管的生产方法，该方法包括以下步骤：

[0015] A、冶炼形成成分按重量百分比计为C 0.34～0.41％、Si 0.17～0.37％、Mn1.25～1.60、P/S≤0.028％的合金液，制成连铸圆坯；

[0016] B、将连铸圆坯轧制成 规格的钢管；

[0017] C、将 规格钢管的一个管端经缝式炉加热至900～1200℃，然后将该管端扩制成喇叭口；

[0018] D、对步骤C得到的钢管采取二次加热扩制，所述第一次加热扩制包括将步骤C得到的钢管经三道次扩制成 所述第二次加热扩制包括将经过第一次加热扩制后得到的钢管通过三道次扩制成 所述第一次加热扩制的温度为
970～990℃，第二次加热扩制的温度为950～970℃。通过采取二次加热扩制并对二次加热扩制的加热温度进行设置，改善了钢管表面质量，同时能保证终扩管温≥715℃(37Mn2钢种Ar3为713℃)，能够保证钢管性能合格。同时，通过将原来的五道次扩径增加到六道次，改善了弯曲度、壁厚和外径精度。

[0019] 作为一种优选的实施方式，所述步骤C中 规格钢管的一个管端经缝式炉加热的加热长度300～450mm。

[0020] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤C中喇叭口的最大直径720mm。

[0021] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤D中的第一次加热扩制将步骤C得到的钢管经三道次扩制成 所述第二次加热扩制将经过第一次加热扩制后得到的钢管通过三道次扩制成

[0022] 作为另一种优选的实施方式，还包括将步骤D得到的钢管平头并通过六辊辊式矫直机矫直，进一步改善了钢管椭圆度，管端弯曲度不合的长度明显减短，减小了切头长度，提高了成材率。

[0023] 作为另一种优选的实施方式，还包括成品检查，合格后包装，所述成品检查包括探伤、水压、测长和称重。

[0024] 【有益效果】

[0025] 本发明提出的技术方案具有以下有益效果：

[0026] 根据本发明制定的加热制度、扩制变形制度、钢管矫直工艺，解决了拉拔式扩管机组几何尺寸精度不足、表面质量差和成材率低的问题，生产的 规格J55套管的弯曲度、外径、壁厚尺寸和机械性能均满足API 5CT标准，实现了在拉拔式扩管机组批量生产规格J55套管的目的，而且扩制成材率达到89％。

具体实施方式

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述。

[0028] 实施例一

[0029] 实施例一提供一种生产508.00×11.13mm J55套管的方法，具体工艺流程为：

[0030] (1)340连轧管机组提供 管坯。具体地，首先冶炼形成成分按重量百分比计为C 0.34～0.41％、Si 0.17～0.37％、Mn 1.25～1.60、P/S≤0.028％的合金液，制成连铸圆坯；然后将连铸圆坯轧制成 规格的钢管。

[0031] (2)管端加热并扩喇叭口。具体地，将步骤(1)提供的钢管的一个管端经缝式炉加热至900℃，其中管端加热长度为300mm。然后将该管端扩制成喇叭口，喇叭口的直径为710mm。

[0032] (3)步进式炉中进行第一次加热扩制。具体地，加热温度980℃，通过第1道次扩制至395×14.3mm，然后经过第2道次扩制至418×13.6mm，最后经过第3道次扩制至440×13.2mm。

[0033] (4)步进式炉中进行第二次加热扩制。具体地，加热温度为960℃，通过第1道次扩制至477×12.3mm，然后经过第2道次扩制至506×11.5mm，最后经过第3道次扩制至510×11.3mm。

[0034] (5)平头(切头、切尾)。

[0035] (6)采用 六辊矫直机矫直。

[0036] (7)探伤、水压、测长称重，合格后包装。

[0037] 实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的外径尺寸见表1。

[0038] 表1实施例一生产的J55套管的外径尺寸(mm)

[0039]

[0040] 由表1可以看出，实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的的外径公差在+0.13％～+0.8％的范围内，满足API 5CT标准外径规定范围要求。

[0041] 实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的壁厚尺寸见表2。

[0042] 表2实施例一生产的J55套管的壁厚尺寸(mm)

[0043]

[0044] 由表2可以看出，实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的壁厚公差可在-8％～+10.7％的范围内，满足API 5CT标准外径规定范围要求。

[0045] 实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的弯曲度见表3，表3中，L为单支钢管实际长度。

[0046] 表3实施例一生产的J55套管的弯曲度

[0047]

[0048] 实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的性能示于表4。

[0049] 表4实施例一生产的J55套管的性能

[0050]

[0051] 由表4可以看出，实施例一生产的508.00×11.13mm J55套管的拉伸和冲击功满足API 5CT标准要求。

[0052] 实施例二

[0053] 实施例二提供一种生产508.00×11.13mm J55套管的方法，具体工艺流程为：

[0054] (1)340连轧管机组提供 管坯。具体地，首先冶炼形成成分按重量百分比计为C 0.34～0.41％、Si 0.17～0.37％、Mn 1.25～1.60、P/S≤0.028％的合金液，制成连铸圆坯；然后将连铸圆坯轧制成 规格的钢管。

[0055] (2)管端加热并扩喇叭口。具体地，将步骤(1)提供的钢管的一个管端经缝式炉加热至1000℃，其中管端加热长度为400mm。然后将该管端扩制成喇叭口，喇叭口的直径为720mm。

[0056] (3)步进式炉中进行第一次加热扩制。具体地，加热温度990℃，通过第1道次扩制至400×14.2mm，然后经过第2道次扩制至425×13.5mm，最后经过第3道次扩制至450×13.1mm。

[0057] (4)步进式炉中进行第二次加热扩制。具体地，加热温度为950℃，通过第1道次扩制至470×12.4mm，然后经过第2道次扩制至505×11.4mm，最后经过第3道次扩制至510×11.3mm。

[0058] (5)平头(切头、切尾)。

[0059] (6)采用 六辊矫直机矫直。

[0060] (7)探伤、水压、测长称重，合格后包装。

[0061] 实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的外径尺寸见表5。

[0062] 表5实施例二生产的J55套管的外径尺寸(mm)

[0063]

[0064] 由表5可以看出，实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的的外径公差在+0.13％～+0.8％的范围内，满足API 5CT标准外径规定范围要求。

[0065] 实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的壁厚尺寸见表6。

[0066] 表6实施例二生产的J55套管的壁厚尺寸(mm)

[0067]

[0068] 由表6可以看出，实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的壁厚公差可在-8％～+10.7％的范围内，满足API 5CT标准外径规定范围要求。

[0069] 实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的弯曲度见表7，表7中，L为单支钢管实际长度。

[0070] 表7实施例二生产的J55套管的弯曲度

[0071]

[0072] 实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的性能示于表8。

[0073] 表8实施例二生产的J55套管的性能

[0074]

[0075]

[0076] 由表8可以看出，实施例二生产的508.00×11.13mm J55套管的拉伸和冲击功满足API 5CT标准要求。

[0077] 从以上实施例可以看出，根据本发明实施例制定的加热制度、扩制变形制度、钢管矫直工艺，解决了拉拔式扩管机组几何尺寸精度不足、表面质量差和成材率低的问题，生产的 规格J55套管的弯曲度、外径、壁厚尺寸和机械性能均满足API 5CT标准，实现了在拉拔式扩管机组批量生产 规格J55套管的目的，而且扩制成材率达到89％。

[0078] 需要说明，上述描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，也不是对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。