一種鈦合金連續(xù)油管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦合金連續(xù)油管的制造方法，適用于石油工程的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)油管(coiledtubing)，又稱撓性油管，一卷可長(zhǎng)達(dá)萬(wàn)米，能夠代替常規(guī)油管進(jìn)行很多作業(yè)。連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備具有帶壓作業(yè)、連續(xù)起下的特點(diǎn)，設(shè)備體積小，作業(yè)周期快，成本低。二十世紀(jì)90年代開(kāi)始，連續(xù)油管技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。連續(xù)油管作業(yè)裝置已被譽(yù)為“萬(wàn)能作業(yè)機(jī)”，廣泛應(yīng)用于油氣田修井、鉆井、完井、測(cè)井等作業(yè)，貫穿了油氣開(kāi)采的全過(guò)程。連續(xù)油管的作業(yè)環(huán)境決定了其將面臨嚴(yán)重的耐腐蝕問(wèn)題。目前，現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)際使用的連續(xù)油管都是以鐵合金為主。
[0003]鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。長(zhǎng)期以來(lái)，鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件，以及用在石油和化學(xué)工業(yè)等高科技工業(yè)。阻礙鈦合金普遍應(yīng)用的最主要原因是成本過(guò)高。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)CN104404299A公開(kāi)了一種鈦合金連續(xù)油管及其制造方法，其中首次將鈦合金應(yīng)用于連續(xù)油管中。正如其背景部分中所述的，現(xiàn)有技術(shù)中鈦合金管材的加工工藝通常有兩種:一種是采用斜扎穿孔或擠壓方法形成管坯，然后再采用乳制、旋壓、拉伸等方法制造無(wú)縫管材;另一種方法是采用板、帶焊接方法形成管坯，然后再采用乳制、旋壓、拉伸等方法制造無(wú)縫管材。上述兩種方法形成的管材長(zhǎng)度均有限，當(dāng)這種管材用于油氣井時(shí)，需要將若干根短管通過(guò)焊接或接箍的方法連接至所需長(zhǎng)度。即便如此，該專利申請(qǐng)仍然沒(méi)有解決現(xiàn)有技術(shù)中必須將若干根短管通過(guò)焊接或接箍的方法連接至所需長(zhǎng)度這一技術(shù)問(wèn)題。正如其中所述的，其需要通過(guò)多次對(duì)接使鈦帶達(dá)到所需長(zhǎng)度，將鈦帶兩個(gè)側(cè)面加工成I型或V型坡口，采用UOE方法將鈦帶連續(xù)成型。
[0005]由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種能夠不間斷地制造鈦合金連續(xù)油管的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種鈦合金連續(xù)油管的制造方法，從形成連續(xù)油管的板帶的組分和生產(chǎn)工藝、成型設(shè)備、焊接工藝、熱處理和防腐蝕工藝等多個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)，使之能夠不間斷地生產(chǎn)出連續(xù)油管，同時(shí)使得生產(chǎn)出來(lái)的連續(xù)油管不僅滿足強(qiáng)度要求、而且還滿足了作業(yè)工況中的耐腐蝕問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的鈦合金連續(xù)油管的制造方法，包括以下步驟:
[0008](I)從供帶盤供給鈦合金的板帶到清洗裝置，利用堿性脫脂液去除板帶表面的雜質(zhì)；
[0009](2)使板帶經(jīng)過(guò)輥壓裝置，以產(chǎn)生初步的變形，便于形成連續(xù)油管的形狀；
[0010](3)使板帶經(jīng)過(guò)管成型裝置，以形成連續(xù)油管的形狀；
[0011](4)采用激光焊接方法將板帶的對(duì)縫焊接成一體；
[0012](5)對(duì)焊縫進(jìn)行正火處理，對(duì)連續(xù)油管進(jìn)行定徑處理；
[0013](6)對(duì)連續(xù)油管進(jìn)行整管熱處理；
[0014](7)對(duì)連續(xù)油管進(jìn)行精整和卷盤封裝。
[0015]優(yōu)選地，在步驟(I)和(2)之間增加步驟:在利用堿性脫脂液清洗結(jié)束后，用清水對(duì)板帶表面進(jìn)行超聲波清洗，以去除表面的脫脂液;然后經(jīng)過(guò)干燥吹風(fēng)裝置吹干板帶的表面。在步驟(4)和(5)之間可以增加去除外毛刺的步驟，外毛刺通過(guò)毛刺去除裝置物理去除或者在外毛刺集中的區(qū)域涂抹毛刺去除液來(lái)去除。在步驟(7)中，可以在連續(xù)油管精整后，在連續(xù)油管的外表面涂抹防腐劑，用于防止連續(xù)油管表面的腐蝕。
[0016]優(yōu)選地，鈦合金的板帶的化學(xué)成分按照質(zhì)量百分比為:A1:7.3 - 7.6 %，V: 6.3 -6.5% ,C:0.75-0.82% ,Ni:0.5-0.7%,Mo:1.2-1.5% ,Zn:0.3-0.5 %,ff:0.5-0.6% ,Co:0.06-0.08% ,Sn:0.02-0.04%，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)；
[0017]板帶的制備方法為:第一，將上述組分按照對(duì)應(yīng)的質(zhì)量百分比冶煉并澆鑄成板坯；第二，將板坯加熱到980-102(TC，保溫20分鐘，然后空冷至室溫;第三:放置于擠壓機(jī)上一次擠壓形成鈦合金板帶;第四，利用乳制機(jī)精乳6-8道次，乳制速度為3-5米/分；
[0018]激光焊接的光斑直徑為2mm，焊接功率為9250W，焦距為230mm，焊接速度為1.5米/分，焊接時(shí)使用氬氣作為保護(hù)氣。
[0019]優(yōu)選地，清洗裝置中的堿性脫脂液由氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉和水制成，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為氫氧化鈉0.7%、碳酸鈉8%、硅酸鈉3.5%，其余為水，脫脂過(guò)程中脫脂液的溫度保持在85 ±5 °C。
[0020]優(yōu)選地，輥壓裝置包括第一輥壓設(shè)備、第二輥壓設(shè)備、第三輥壓設(shè)備和第四輥壓設(shè)備;
[0021 ]第一輥壓設(shè)備為相對(duì)于板帶居中設(shè)置的H型壓輥，繞水平軸線旋轉(zhuǎn)，其下邊緣輥壓在板帶上，使板帶的兩側(cè)產(chǎn)生向上的彎曲部，板帶的側(cè)部與該端H型壓輥的下邊緣之間的距離與板帶總寬度的比值為0.1-0.2;
[0022]第二輥壓設(shè)備為相對(duì)于板帶居中設(shè)置的盤狀壓輥，其厚度與板帶總寬度的比值為0.6-0.8，第二輥壓設(shè)備的輥壓面與側(cè)面之間的夾角的范圍為100-110°;
[0023]第三輥壓設(shè)備為相對(duì)于板帶居中設(shè)置的盤狀壓輥，其厚度與板帶總寬度的比值為0.4-0.5，第三輥壓設(shè)備的輥壓面與側(cè)面之間的夾角的范圍為110-120°;
[0024]第四輥壓設(shè)備為相對(duì)于板帶居中設(shè)置的盤狀壓輥，其厚度與板帶總寬度的比值為0.2-0.3，第四輥壓設(shè)備的輥壓面與側(cè)面之間的夾角α的范圍為110-120°。
[0025]優(yōu)選地，管成型裝置包括三組擠壓對(duì)輥，每組擠壓對(duì)輥包括平行布置的兩個(gè)工字型立輥，每個(gè)立輥繞豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，三組擠壓對(duì)輥之間的間距依次減小，板帶依次經(jīng)過(guò)擠壓對(duì)輥的腹板之間的空間。板帶的寬度與第一擠壓對(duì)輥腹板之間的距離的比值為1.8-2.3，板帶的寬度與第二擠壓對(duì)輥腹板之間的距離的比值為2.5-2.8，板帶的寬度與第三擠壓對(duì)輥腹板之間的距離的比值為3.0-3.1。
[0026]優(yōu)選地，整管熱處理具體為:將鈦合金連續(xù)油管加熱到930-950°C，并在該溫度下保溫3-5分鐘進(jìn)行再結(jié)晶退火處理，然后空冷至750-770°C，并在該溫度下保溫10-12分鐘，
空冷至室溫。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的鈦合金連續(xù)油管的制造方法，能夠不間斷地生產(chǎn)出連續(xù)油管，同時(shí)使得生產(chǎn)出來(lái)的連續(xù)油管不僅滿足強(qiáng)度要求、而且還滿足了作業(yè)工況中的耐腐蝕問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1顯示了本發(fā)明的鈦合金連續(xù)油管的制造系統(tǒng)的示意圖。
[0029]圖2顯示了本發(fā)明的第一輥壓設(shè)備。
[0030]圖3顯示了本發(fā)明的第二輥壓設(shè)備。
[0031]圖4顯示了本發(fā)明的第三輥壓設(shè)備。
[0032]圖5顯示了本發(fā)明的第四輥壓設(shè)備。
[0033]圖6顯示了本發(fā)明的第一擠壓對(duì)輥。
[0034]圖7顯示了本發(fā)明的第二擠壓對(duì)輥。
[0035]圖8顯示了本發(fā)明的第三擠壓對(duì)輥。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0037]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的鈦合金連續(xù)油管的制造系統(tǒng)包括依次布置的供帶盤、清洗裝置、輥壓裝置、管成型裝置、激光焊接機(jī)、熱處理裝置和集料卷筒。其中的供帶盤用于供給鈦合金的板帶，清洗裝置中含有堿性脫脂液，用于去除板帶表面的雜質(zhì)，例如防銹涂層或其他雜質(zhì)等。堿性脫脂液是以堿性清洗劑為主的水溶液，對(duì)動(dòng)植物油脂通過(guò)皂化作用使之成為可溶于水的皂類。此皂為表面活性劑，對(duì)非極性的礦物油有乳化作用，故能將其洗去。輥壓裝置用于使板帶產(chǎn)生初步的變形以便于形成連續(xù)油管的形狀，管成型裝置用于使板帶形成連續(xù)油管的形狀。激光焊接機(jī)用于將形成連續(xù)油管形狀的板帶的對(duì)縫焊接成一體，最終形成連續(xù)油管。熱處理裝置用于對(duì)焊接后形成的連續(xù)油管進(jìn)行熱處理，以優(yōu)化其力學(xué)性能。集料卷筒用于收取最終的連續(xù)油管成品，封裝待用。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的鈦合金連續(xù)油管的制造方法，包括以下步驟:
[0039]