平式油管的開發(fā)實(shí)踐

1、平式油管的開發(fā)實(shí)踐王景文摘要：介紹了常州鋼鐵廠在引進(jìn)的CPE頂管生產(chǎn)線上開發(fā)平式油管的過程。具體介紹了油管的生產(chǎn)工藝流程、工藝參數(shù)、主要設(shè)備及采用的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞：鋼管；油管；開發(fā)The development and practice for plain end oil well pipeWANGJing-wen(Changzhou Iron & Steel Plant,Baoshan Iron & Steel Group,Changzhou 213013,China)Abstract:The development of plain end oil well pipe by the im

2、ported CPE production line in Changzhou Iron and Steel Plant are introduced. The technological process, parameters and main equipment and some keytechnique are introduced in more detail.Keywords:pipe steel;oil well pipe;development1前言石油天然氣鉆采用鋼管，主要包括鉆桿、套管和油管。由于石油天然氣地下開采的特殊性，工作狀態(tài)極為復(fù)雜、條件相當(dāng)惡劣，因而對油管質(zhì)量要求非

3、常嚴(yán)格。如油管在使用過程中不僅承受管柱本身自重，還需承受油(氣)、水、酸等的內(nèi)應(yīng)力及腐蝕。因而對其外形尺寸、聯(lián)接強(qiáng)度、密封性、綜合力學(xué)性能及耐蝕性能等都有嚴(yán)格要求。80年代寶鋼集團(tuán)常州鋼鐵廠引進(jìn)德國工藝，建成了我國第1套CPE頂管生產(chǎn)線。但10年來一直生產(chǎn)碳素鋼等一般用途鋼管。為了充分發(fā)揮常鋼CPE頂管生產(chǎn)線的工藝優(yōu)勢，提高經(jīng)濟(jì)效益，決定開發(fā)油管生產(chǎn)技術(shù)。2生產(chǎn)工藝與裝備目前，國際通用的油管標(biāo)準(zhǔn)為API Spec 5CT。油管按其管端型式分為不加厚(平式)和加厚2種。油管管端螺紋聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)為APIStd5B,油管管端螺紋聯(lián)接型式為V形圓頂錐螺紋。根據(jù)常鋼具體情況及市場需求，決定開發(fā)J55鋼級(jí)、規(guī)

4、格為73.03mm5.51mm平式油管。2.1管體生產(chǎn)工藝與裝備2.1.1生產(chǎn)工藝管體由引進(jìn)的CPE頂管生產(chǎn)線生產(chǎn)，其工藝流程：管坯表面清理斷料加熱熱定心穿孔縮口芯棒預(yù)穿頂管松棒脫棒芯棒潤滑、循環(huán)使用熱鋸再加熱高壓水除鱗張力減徑冷床冷鋸矯直管體檢驗(yàn)、包裝、入庫。其軋制參數(shù)見表1*2.1.2主要裝備表1管體軋制工藝參數(shù)(管坯尺寸：130mm1050mm管坯重量：109.40kg)工藝規(guī)格/mm設(shè)備參數(shù)/mm延伸系數(shù)穿孔130172240穿孔頂頭尺寸:94175,軋輥喉徑114頂頭伸出量:40502.1994頂管102.75.57700芯棒尺寸:91140003.5933輥模系列:A100600+

5、601604松棒1055.57510張力減徑73.035.5110850孔型系列:BO100600+6016041.4710切頭切尾各600成品73.035.5193009650鋼種:J55(37Mn5)技術(shù)條件:API Spec 5CT備注總延伸系數(shù):11.3565單支成材率:80.9%(1)穿孔機(jī)：三輥斜軋穿孔機(jī)；軋輥尺寸：480520mm360mm;主電機(jī)：AC1600kW,370r/min。(2)頂管機(jī)：三輥下傳動(dòng)式頂管機(jī)；輥模直徑330mm;輥模數(shù)14只(其中，固定模10只，可調(diào)模：4只)；床身長度14m;芯棒直徑91mm;主電機(jī)：DC800kW2,215r/min。(3)張力減徑機(jī)

6、(PC控制)型式：三輥集中差速傳動(dòng)式張力減徑機(jī)；軋輥直徑275mm;機(jī)架間距260mm;機(jī)架數(shù)22架；主電機(jī)：DC200kW,6001600r/min;疊加電機(jī)：DC320kW,8001920r/min。2.2油管管加工生產(chǎn)工藝與裝備2.2.1生產(chǎn)工藝油管管加工由專用生產(chǎn)線生產(chǎn)，其工藝流程：管料1#車絲檢查管擰檢查擰內(nèi)螺紋保護(hù)環(huán)2#車絲檢查擰外螺紋保護(hù)環(huán)測長、稱重水壓試驗(yàn)涂油、噴標(biāo)、色環(huán)、壓印、包裝、入庫。2.2.2主要工藝裝備(1)車絲機(jī)(2臺(tái)，CNC、PC控制)采用TCG16CNC型管螺紋加工機(jī)床，主軸孔徑：160mm,主軸轉(zhuǎn)速：90900r/min,進(jìn)刀無級(jí)調(diào)節(jié)：0.00110mm/r,

7、主軸電機(jī)：DC55kW,02500r/min。(2)管擰機(jī)：RAM18管擰機(jī)；液壓馬達(dá)傳動(dòng)管擰扭矩：預(yù)擰3003000N.m,動(dòng)擰50015000N.m。3開發(fā)過程油管開發(fā)分兩步進(jìn)行。首先，在CPE頂管生產(chǎn)線先生產(chǎn)光管(不車絲油管)，提供給某油田試用，并經(jīng)石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心鑒定，符合API要求。然后，在光管生產(chǎn)取得成功的基礎(chǔ)上通過不斷總結(jié)改進(jìn)，籌建油管管加工生產(chǎn)線，于1998年4月30日一次試車成功，并獲得用戶好評(píng)。4開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)(1)采用寶鋼優(yōu)質(zhì)軋制圓管坯，均經(jīng)過爐外精煉處理。(2)為保證良好的綜合性能，再加熱溫度控制在950，保證張減終軋溫度為880900，并控制爐內(nèi)微正壓氣氛。

8、(3)為確保管體單重偏差合格，必須嚴(yán)格控制管體平均壁厚(測8點(diǎn))在5.285.88mm。(4)專人監(jiān)控矯直質(zhì)量，確保每支鋼管尤其是頭部的平直度，為管加工創(chuàng)造條件。(5)制訂切實(shí)可行、嚴(yán)于API的中間管料驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。(6)管端車絲過程采用CNC系統(tǒng)控制，加工精度高。(7)管體檢驗(yàn)增加壓扁試驗(yàn)、渦流無損探傷，確保管子合格率。(8)管加工螺紋聯(lián)接檢驗(yàn)，重點(diǎn)關(guān)鍵項(xiàng)目向內(nèi)從嚴(yán)。5試驗(yàn)結(jié)果5.1檢驗(yàn)結(jié)果采用鋼級(jí)J55,寶鋼鋼種37Mn5,其油管化學(xué)成分見表2。其金相組織為鐵素體+珠光體，晶粒度為68級(jí)。力學(xué)性能等與API對比情況見表3。API不要求壓扁試驗(yàn)，但為保證質(zhì)量，進(jìn)行了壓扁試驗(yàn)。管體用熱軋無縫鋼管制

9、造，兩平板間最大距離H=51.64mm。壓扁試驗(yàn)結(jié)果，質(zhì)量合格。另外，API標(biāo)準(zhǔn)不要求進(jìn)行渦流無損探傷檢驗(yàn)，但為保證質(zhì)量，對油管逐支進(jìn)行檢驗(yàn)，全部合格。表2常鋼油管(J55,73.03mm5.51mm)化學(xué)成分與API對比成分/%CSiMnMoCrNiCuPSAPI-0.0300.030常鋼0.350.400.200.351.251.450.050.250.250.200.0200.015表3常鋼油管性能與API對比項(xiàng)目API標(biāo)準(zhǔn)常鋼油管力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度/MPa517715755屈服強(qiáng)度/MPa379552525550伸長率/%17.525.028.0管體外徑偏差/mm0.79+0.79+0.

10、20橢圓度/mm-0.3壁厚偏差/%-12.512.0壁厚不均/mm-0.86長度/m6.109.759.159.75彎曲度/mm.m-1肉眼檢查相當(dāng)平直1重量/%單支：+6.5車載-1.75單支：+6.5車載:-1.75-3.5-3.5管端螺紋錐度偏差/mm.m-1+5.208+4.608-2.600-2.000螺距偏差/mm.in-10.076(累計(jì)0.152)0.060(累計(jì)0.140)齒高/mm+0.05+0.04-0.15-0.09長度偏差/mm3.813.815.2應(yīng)用情況油管試制成功后，經(jīng)中國石油天然氣總公司石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心鑒定，質(zhì)量合格。并陸續(xù)送往國內(nèi)某油田試用，質(zhì)量符合API標(biāo)準(zhǔn)。6結(jié)語開發(fā)實(shí)踐證明，常鋼具有用管坯生產(chǎn)管體再管加工生產(chǎn)質(zhì)量符合API標(biāo)準(zhǔn)的、滿足用戶要求的J55