本发明属于管材,尤其是一种钽合金连续管、制造方法及应用。
背景技术:
1、连续管(ct,coiled tubing)是一种单根长度可达上万米的新型管材,主要用于油气田修井、测井、钻井、完井、油气输送等作业领域。由于其具有作业范围广、占地面积小、作业效率高、安全可靠等诸多优点,所以被油气田广泛使用。
2、当连续油管与强酸接触,会产生电化学反应,长时间处在酸性环境中使连续油管壁厚减薄,降低连续油管的抗拉强度及疲劳寿命,导致连续油管过早失效。例如连续油管在酸化作业过程中,经常使用一定浓度的浓盐酸,如果在井下时间过长,或者作业后没有及时进行清洗,残酸会对连续油管造成严重腐蚀,导致连续油管管壁壁厚变薄,产生刺漏、断裂,给现场施工作业带来巨大影响。当一般的碳钢、低合金钢乃至13cr、22cr等不锈钢连续管遇到高浓度酸液时,会很快产生腐蚀,甚至耐蚀性良好的钛合金在遇到高浓度的盐酸、硫酸、草酸等时也会产生严重的腐蚀。当钛合金遇到室温下浓度大于5%的盐酸时,就会急剧腐蚀,随着温度和浓度的增大,其腐蚀速度急剧增大。针对连续油管在作业过程中因强酸腐蚀产生的壁厚变薄和刺漏现象,各大油气田作业单位急需一种耐强酸腐蚀连续管来代替碳钢、低合金钢乃至13cr、22cr等不锈钢、钛合金等满足现场应用需求。
3、由于没有钽合金连续油管产品及制造技术,严重制约强酸碱等强腐蚀性介质的石油、化工和核工业领域的开发,油田及化工等领域用户对具有高耐蚀性能的钽合金连续油管需求迫切。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种钽合金连续管、制造方法及应用。
2、为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
3、一种钽合金连续管的制造方法,包括以下步骤:
4、步骤1、按照重量百分数计,按以下组分称取配料:
5、w:5.0~16.0;nb:0.1~0.3;ti:0.5~1.0;c:≤0.010;ni:0.5~1.0;
6、mo:0.03~0.1;fe:≤0.010;si:≤0.005;n:≤0.010;o:≤0.015;h:≤0.0015;hf:2~3.0;余量为钽及不可避免的杂质;
7、之后冶炼并制成卷板;
8、步骤2、将步骤1中的卷板进行纵剪成宽度为50~280mm的钽带;
9、步骤3、将步骤2中纵剪完的钽带前后端头加工成45°,进行坡口加工;
10、步骤4、将步骤3加工好坡口的钽带进行对接焊,冷却后对焊缝进行打磨及清理;
11、步骤5、将步骤4对接焊后的焊缝及热影响区在氩气保护环境中加热到1050-1200℃,并进行热轧制,热轧制后空冷至室温;
12、步骤6、将步骤5热处理完的钽带侧面刨成i型坡口,采用uoe排辊成型方法控制进行钽带成型;
13、步骤7、将步骤6成型后的钽带进行纵向焊接,焊接成钽合金连续管;
14、步骤8、将步骤7焊接成的成钽合金连续管进行全管体退火热处理,采用中频感应加热至1150~1300℃,保温40~60min,之后空冷或水冷;
15、步骤9、将步骤8热处理完的连续管通过卷取机缠绕到卷筒上,连续生产长度为61~6000m。
16、进一步的,步骤1中,冶炼并制成卷板的过程为:
17、将所述配料混合得到混合粉,将所述混合粉在成型压机上压制成坯块;
18、将所述坯块粉碎放入电弧熔炼炉坩埚内关闭炉门,抽真空到压力小于3×10-3mpa时充入纯度大于等于99.99%氩气,进行2次熔炼制成锭坯;
19、将锭坯在1300℃以上进行挤压成60~100mm厚度的板坯,在1250~1280℃退火60min,然后在1120~1050℃温度下轧成10~30mm厚度的热轧板,在1050~1100℃温度下进行退火;最后冷轧成2.3~7.65mm厚度的板材,在950~980℃真空下退火40min,随后进行水冷卷曲,制成长度超过250米卷板。
20、进一步的,步骤3中,所述坡口为i型、v型或u型。
21、进一步的,步骤4中,通过钨极氩弧焊、激光焊或离子焊进行对焊接,同时采用内外保护拖罩进行ar气保护。
22、进一步的,步骤7中,采用激光焊、等离子焊、扩散焊、电阻焊或电子束焊进行纵向焊接。
23、进一步的,步骤7中,焊接得到的钽合金连续管的管径为φ25.4~φ88.9mm,壁厚为1.9~7.6mm。
24、一种钽合金连续管,所述钽合金连续管的外径为φ25.4~φ88.9mm,壁厚为1.9~7.6mm,长度为61~6000m。
25、进一步的,屈服强度≥620mpa、抗拉强度≥669mpa、延伸率≥30%。
26、进一步的,作为管道应用于强酸环境中。
27、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
28、本发明在ta-w二元系合金基础上添加2%~2.5% hf,形成了三元合金铪富集在晶粒的边界上,防止晶界滑移。因此,这些三元合金都具有较高的高温强度以及抗蠕变性能。同时,在制造过程中的形变热轧改善了焊接接头组织,降低硬度,细化晶粒,消除残余应力,优化钽带对接接头组织性能。
29、本发明的钽合金连续管强度高,塑性好,具有优良的抗高温腐蚀能力。钽及其合金能够吸附o2的形成ta2o5钝化层,这层致密的钝化层使其具有极佳的耐水溶性和耐蚀性,只有hf、发烟硫酸和浓缩强碱才能对其腐蚀。钽合金连续管放入200℃的硫酸中浸泡一年,表层仅损伤0.006mm。因此,开发出的钽合金连续管特别适用于盐酸、硝酸、溴酸、硫酸等高温高腐蚀环境的石油、化工和核工业领域。
30、本发明制造的钽合金连续管屈服强度≥620mpa、抗拉强度≥669mpa、延伸率≥30%、外径范围为φ25.4~φ88.9mm、壁厚范围为1.9~7.6mm、长度范围为61~6000m。
1.一种钽合金连续管的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的钽合金连续管的制造方法,其特征在于,步骤1中,冶炼并制成卷板的过程为:
3.根据权利要求1所述的一种钽合金连续管的制造方法,其特征在于,步骤3中,所述坡口为i型、v型或u型。
4.根据权利要求1所述的一种钽合金连续管的制造方法,其特征在于,步骤4中,通过钨极氩弧焊、激光焊或离子焊进行对焊接,同时采用内外保护拖罩进行ar气保护。
5.根据权利要求1所述的一种钽合金连续管的制造方法,其特征在于,步骤7中,采用激光焊、等离子焊、扩散焊、电阻焊或电子束焊进行纵向焊接。
6.根据权利要求1所述的一种钽合金连续管的制造方法,其特征在于,步骤7中,焊接得到的钽合金连续管的管径为φ25.4~φ88.9mm,壁厚为1.9~7.6mm。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述制造方法得到的钽合金连续管,其特征在于,所述钽合金连续管的外径为φ25.4~φ88.9mm,壁厚为1.9~7.6mm,长度为61~6000m。
8.根据权利要求7所述的钽合金连续管,其特征在于,屈服强度≥620mpa、抗拉强度≥669mpa、延伸率≥30%。
9.根据权利要求7或8所述的钽合金连续管的应用,其特征在于,作为管道应用于强酸环境中。
