油气集输用2205/X65双金属冶金复合管材及焊接工艺

为了提高油气田集输管道的抗腐蚀性能,开发了2205/X65双金属冶金复合板,设计了复合管TIG+MAG组合焊接工艺,制备了Φ610 mm×16(2+14)mm大直径2205/X65双金属复合管,并对复合板材及管材的力学性能、微观组织、耐腐蚀性进行了试验研究。结果表明,复合板材及管材的金相组织、夏比冲击、拉伸、剪切、DWTT、正反弯曲等指标满足相关标准要求;复合管理化性能和抗晶间腐蚀性能满足相关标准要求,可满足含H2S和CO2等腐蚀介质的油气集输要求。     

腐蚀介质下油气输送用N08825/L450MS冶金复合管的开发

针对含有腐蚀性介质的油气输送用石油管材,采用真空焊接+高温轧制的N08825/L450MS双金属冶金复合板,通过JCO钢管成型工艺及以ERNiCrMo-3为过渡填充金属的SAW+TIG焊接工艺,开发了Φ610 mm×(3+17.5)mm双金属冶金复合管。依据API SPEC 5LD—2015《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》和TTP-00000-MA-ETR-0004《UNS N08825合金内覆复合管技术规定》,对复合管管体和焊缝进行了性能检测。结果显示,管体屈服强度平均值508 MPa,抗拉强度634 MPa;-30℃冲击功平均值292 J,-15℃下DWTT的SA达到100%;剪切强度达到386 MPa;覆层焊缝晶间腐蚀平均腐蚀速率为0.710 mm/a,点蚀平均腐蚀速率为0.183 g/m2。研究结果表明,开发的N08825/L450MS双金属冶金复合管各项指标远优于标准要求,该管材具有较好的力学性能和耐蚀性能,可用于含H_2S、CO_2等强腐蚀介质的油气输送。     

摩擦焊接及形变热处理技术在外加厚油管修复中的应用

通过对外加厚油管的修复工艺展开分析,设计了摩擦焊接及形变热处理为关键技术的修复工艺,并且选择了系列修复设备和辅助设施。在此基础上以73.02 mm×5.5 mm规格油管为样品进行工程试验,检测了接头的微观组织和力学性能。结果表明,在一定的摩擦焊接参数条件下,73.02 mm×5.5 mm规格油管焊缝性能可达到API SPEC 5CT规定的力学性能要求。通过工程试验,认为该技术在油管修复上的应用是可行的,并且可以成为外加厚油管生产的一种新方法。     

高体积分数铝基复合材料Zn基钎料钎焊接头组织与性能

为了拓展高体积分数（70%）SiC颗粒增强铝基复合材料在电子封装领域的应用,从冶金思路出发,通过添加降熔元素Mg和Ga以改善钎缝/母材界面致密润湿,用3种Zn基中温软钎料在相同工艺参数（钎焊温度480 ℃,压力0.5 MPa,保温30 min）下钎焊铝基复合材料,重点分析了Mg、Ga元素的添加对钎焊接头组织、力学性能及润湿性的影响。Zn可深度扩散入基体内,改善基体/钎料（M/M）界面润湿性。力学性能试验结果表明:采用Zn-25Al-10Ga-9Mg-1Ti钎料（熔化范围418~441 ℃）获得了平均剪切强度为16.6 MPa的钎焊接头,均高于其他两种材料;采用优化后的1 MPa压力时,Zn-25Al-10Ga-9Mg-1Ti钎料接头剪切强度可达30 MPa。断裂表面和断裂路径分析表明,P/M（颗粒/金属钎料）界面是薄弱环节,同时钎缝中生成的块状Mg2Si相（含少量Al,约6%）也对接头的力学性能不利。3种含Mg量不同的钎料钎焊结果表明,Zn基钎料中Mg含量对M/M界面影响无显著差异,但对P/M界面润湿性与钎缝析出相（Mg2Si）有显著影响,这为优化Mg含量与钎焊规范（调控基体溶解与消除钎缝脆性）指明了方向。     

冶金双金属复合管焊接技术的开发及应用

为了解决国内冶金双金属复合管制造过程中的焊接技术难题,设计开发了一种以带极焊接设备为核心的双金属复合管纵缝焊接生产线,并对其焊接工艺和带极焊接材料进行了研究。结果显示,采用以带极焊接为核心的焊接技术,焊接的复合管焊缝的力学性能、晶间腐蚀性能等指标均满足相关标准要求。现场使用结果表明,设计开发的复合管成套焊接技术可以解决冶金双金属复合管纵向焊缝的焊接技术难题。采用该焊接技术不仅提高了生产效率,而且有利于实现冶金双金属复合管的国产化生产。     

110 ksi钢级连续油管刺漏失效分析

为了探寻连续油管刺漏失效的原因,以某油田110 ksi钢级Φ50.8 mm×5.2 mm连续油管刺漏样品为研究对象,进行了微观组织分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验和断口分析。结果显示,失效连续油管的化学成分、拉伸性能、硬度检验结果等均符合API SPEC 5ST的要求,夹杂物等级较低,金相组织为铁素体+珠光体+粒状贝氏,组织均匀,无异常。分析指出,刺漏失效是连续油管在使用过程中,机械损伤和疲劳循环载荷共同作用的结果;油田现场应加强作业过程的管理和监控,避免因操作不当造成连续油管损伤,是防止连续油管失效,提高连续油管使用寿命的关键。     

120 ksi高强度小油管应力腐蚀性能研究

对采用高强度卷板、高频焊焊接（HFW）工艺开发的120 ksi钢级小油管,开展了母材和焊缝的理化性能、氢致开裂、应力腐蚀等试验分析研究。结果表明：120 ksi小油管样品理化性能控制较好,但氢致开裂试验均出现大量裂纹,其裂纹敏感率、裂纹长度率、裂纹厚度率均较高,同时管材抗应力腐蚀性能较差,样管在66%σs应力加载下出现大量裂纹或断裂,表明普通120 ksi强度级别的油管无法满足抗硫化氢腐蚀要求。     

连续油管过油管堵水工具研制与现场试验

目前,国内以筛管完井的水平井过油管堵水作业主要受制于关键工具—大膨胀率小直径膨胀封隔器的技术突破。为了填补国内连续油管过油管堵水管柱工艺空白,开展了大膨胀率及较好恢复率小直径膨胀封隔器的试验研究,成功研制出膨胀率达2.5倍、?49 mm的小直径膨胀封隔器,并配套了过油管堵水管柱工具。通过不同排量下小直径膨胀封隔器与节流器的模拟试验,建立了不同喷嘴当量直径下节流压差与排量图版,为现场施工提供了指导依据。经过井下多次重复坐封解封现场试验后,小直径膨胀封隔器的恢复率仍能达到85%,证实了该工具的有效性、合理性与可行性,满足了筛管完井水平井不动管柱情况下最小过?73 mm油管最大封隔?139.7 mm筛管的堵水工艺要求,实现了一趟堵水管柱可完成多次环空化学封隔器分段封隔和地层分段化学封堵,且作业后过油管可回收,对国内过油管堵水工艺技术的推广应用具有参考和借鉴意义。     

20钢+316L不锈钢双金属复合管的焊接技术和焊接方法

针对雅克拉凝析气田的强腐蚀性,结合目前双金属复合管的发展和现场应用试验,集输管道采用了抗腐蚀性能较好的20钢+316L双金属复合管。文章从复合管基管材料、内衬层材料及其焊接性能出发,介绍了20钢+316L双金属复合管的焊接工艺及焊接方法。     

油气输送用双金属复合管的生产工艺分析及质量控制

为了得到力学性能和抗腐蚀性能均符合油气输送用双金属复合管的制造工艺,介绍了双金属复合管的结构特点、性能特点及生产工艺,总结了其经济及技术优势,分析了双金属复合管生产过程的质量控制要点。指出,油气输送用双金属复合管基层一般采用碳钢及合金钢等,内层采用不锈钢及镍基合金等,通过冶金复合板焊接成型;利用"两步法"生产螺旋焊管或UOE和JCOE生产直缝钢管,不仅可以生产大直径双金属复合管,而且可较大地提高生产效率,避免机械复合的缺点。同时,还提出了未来双金属复合管需要改进的一些方面。     

Reel-lay铺设对机械式双金属复合管性能的影响

为了探究机械式双金属复合管进行Reel-lay海底管道铺设的可行性,模拟Reel-lay铺管过程,采用全尺寸静态弯曲试验机对Φ219.1 mm×（14.3+3.2） mm L450Q+316L机械式双金属复合管进行了循环弯曲试验。通过复合管弯曲应力应变测试,证明本试验装置完全可以模拟复合管Reel-lay铺设过程的弯曲变形。同时,对复合管弯曲前后的金相组织、拉伸性能、硬度和冲击性能进行检测,结果表明Reel-lay铺设过程中弯曲变形对该管材的理化性能影响较小,采用Reel-lay铺设方式是可行的。     

双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法

目的建立双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,为双金属复合管在高酸性气田现场应用提供依据。 方法针对双金属复合管环焊缝在高酸性环境中的主要腐蚀类型,参考标准Q/SY 06018-2016中冶金复合管直焊缝和堆焊层腐蚀评价内容,确定以晶间腐蚀、抗SCC/SSC性能、点腐蚀、模拟工况腐蚀为评价指标,并通过整管段试验验证评价结果的双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,同时以国产L360/825冶金复合管环焊缝为例对建立的评价方法进行验证。 结果通过使用建立的方法对L360/825双金属复合管环焊缝耐蚀性能进行评价,验证了评价方法有效可靠,评价结果显示L360/825双金属复合管环焊缝具有良好的耐蚀性能。 结论建立的评价方法可以直接应用于高酸性气田用双金属复合管的环焊缝耐蚀性能评价,为双金属复合管的现场应用提供依据。      

感应热处理工艺在X70钢级 HFW焊管生产中的应用

为了优化HFW焊管的感应热处理工艺,进一步提高焊管质量,针对焊管感应加热热处理的应用优势和HFW焊管制管原理及工艺,分析了HFW焊管采用中频正火热处理的工作原理、工艺和作用。以规格为Φ323.9 mm×14.3 mm、钢级为X70的 HFW焊管焊缝采用在线中频正火热处理工艺为例,通过试验得出了热处理加热温度在930 ℃、传送速度12 m/min、经96 m空冷加喷淋冷却后,焊管能够获得良好的焊缝金相组织和综合力学性能。     

HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用

针对HFW钢管焊缝力学性能较母材差距较大的现状,为达到焊缝力学性能的技术要求,对焊缝进行了热处理,并通过物理学及金属学原理分析,选择了焊缝模拟正火热处理工艺。应用理论分析得到的指导工艺参数,制定了实际生产中热处理各工艺阶段的工艺参数。在焊缝经过模拟正火热处理后取样进行理化检验,经过金相显微组织分析及理化检验验证,热处理后的HFW钢管焊缝性能符合要求。     

牵引法制备双金属复合管的锥头尺度对界面结合强度的影响

为了进一步研究双金属复合管在机械牵引法生产加工过程中的受力和变形状况,从双金属复合管受力分析角度,以平面应变假定和理想弹塑性为材料模型,通过对双金属复合管成型过程进行简化分析,选择牵引法制备双金属复合管,认为其胀形过程是由锥度实施的,因此,锥头尺度对界面结合强度有着直接的影响。研究了牵引法制备双金属复合管的锥头尺度对界面结合强度影响的规律,预测结果与试验结果对比表明,建立的试验预测模型能够给出较好的预测结果。     

双金属复合管液压胀形过程的受力分析

为了分析双金属复合管在液压胀形和拉拔法生产过程中的受力和变形状况,从双金属复合管受力分析的角度,以平面应变假定和理想弹塑性为材料模型,对双金属复合管液压成形过程进行了简化分析,建立了成形过程简化模型和有关力学公式,并验证了试验结果。研究结果表明,未考虑材料加工硬化时,预测结果与试验结果走势一致,且是试验结果的下限;考虑材料加工硬化时,预测结果与试验结果良好符合,所建立的预测公式能给出较好的预测结果。     

井下用非金属复合材料连续管研究进展

非金属复合材料连续管具有优异的耐腐蚀性能、足够的承压强度和抗拉伸、耐弯曲性能,又可连续成型,能够大幅降低施工人员劳动强度,提高起下井作业效率,因此成为传统钢制油管的良好替代品。基于良好的可设计性及连续成型工艺特征,非金属复合材料连续管为动力缆、信号缆、辅热缆等缆线的复合敷设提供了有利条件,制备的智能化油管在国内油田也得到成功应用。总结了国内外井下注水、采油用非金属复合材料连续管产品研发现状,分析了复杂油井工况下遇到的主要技术问题,从结构设计及选材、全寿命周期检验评价、配套施工工艺及装备、智能化制造及控制和标准化建设等方面提出了规范化研究建议,力求助推国内井下用非金属复合材料连续管产品和技术的快速进步。     

双金属复合管离心浇铸缺陷原因探析

为了提高离心浇铸双金属复合管产品质量,采用Φ114.3 mm×(16.0+3.0) mm碳钢/镍基双金属复合管管坯为研究对象,针对双金属复合管离心浇铸生产中产生的管坯壁厚不均匀、基层裂纹等缺陷,从理化性能、离心浇铸转速、离心浇铸温度等方面进行了分析。分析结果表明,离心浇铸转速较低是造成管坯离心浇铸质量问题的主要原因。根据研究结果,将离心浇铸转速由原来的700 r/min提高至900 r/min后再次进行生产,产品理化性能、外观及几何尺寸、无损检测结果均符合要求。     

P91耐热钢厚壁管埋弧焊工艺

为了实现埋弧焊工艺在P91厚壁管焊接中的应用,对P91耐热钢的化学成分、力学性能以及焊接性进行了分析,并对焊接方案和热处理工艺进行了优化设计,采用GTAW+SMAW+SAW方法完成了Φ457.2 mm×23.88 mm规格P91厚壁管的埋弧焊焊接工艺评定。结果显示,焊接接头的力学性能和金相组织均满足标准和规范要求。该工艺已成功应用于P91管道项目焊接,显著提高了P91耐热钢的焊接作业效率。