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產(chǎn)品詳細(xì)介紹
無(wú)縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣。隨著硫化氫腐蝕問(wèn)題的日益嚴(yán)重，抗硫無(wú)縫管線管的研制迫在眉睫，而抗硫性能的好壞是關(guān)鍵。探討了影響抗氫致裂紋（HIC）性能的介質(zhì)與材料因素，認(rèn)為Cu、Ni的加入可以提高無(wú)縫管線管材料的HIC性能，降低鋼中的S含量，經(jīng)噴硅鈣粉處理還可降低氫鼓泡的敏感性。
隨著石油和天然氣開采的日益深入，開采條件復(fù)雜且處于含硫環(huán)境的油氣井越來(lái)越多，硫化氫腐蝕問(wèn)題非常尖銳。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)抗硫無(wú)縫管線管的需求不斷增加。無(wú)縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣，是采用無(wú)縫管生產(chǎn)方式制造的沒(méi)有焊縫的鋼管。本文擬對(duì)抗硫無(wú)縫管線管的研制作一討論。
1 試驗(yàn)方法
根據(jù)ISO3183標(biāo)準(zhǔn)，采用浸入法，在實(shí)驗(yàn)室冶煉7爐1 t鋼錠，經(jīng)過(guò)鍛造、穿孔、頂管及張減制造成管，在鋼管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚試樣，將其浸入按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配置的溶液中，96 h后取出并垂直軋向取截面，用金相法計(jì)算3個(gè)參量（裂紋長(zhǎng)度率CLR、裂紋厚度率CTR、開裂敏感率CSR），以此來(lái)比較抗氫致裂紋（HIC）敏感性。
2 影響HIC性能的因素
2.1 介質(zhì)因素
1） pH值。大量的研究結(jié)果表明，在pH為1～6的范圍內(nèi)，氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低，當(dāng)pH＞6時(shí)，則不發(fā)生氫鼓泡［1］。
2） H2S濃度。硫化氫的濃度愈高，則氫鼓泡的敏感性愈大。
3） 氯離子。在pH 值為3.5～4.5 的范圍內(nèi)，Cl-的存在，使腐蝕速度增加，氫鼓泡的敏感性增加。
4） 溫度。25℃時(shí)CLR ，氫鼓泡的敏感性 于25℃時(shí)，升溫使腐蝕反應(yīng)及氫擴(kuò)散速度加快，從而氫鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后，由于H2S濃度的下降，反而使氫鼓泡的敏感性下降。
5） 時(shí)間。試驗(yàn)采用96 h作為對(duì)比，一般情況下隨試驗(yàn)時(shí)間的增加，腐蝕程度趨向嚴(yán)重。
2.2 材料因素
2.2.1 化學(xué)成分的影響
在實(shí)驗(yàn)室冶煉了一輪根據(jù)不同級(jí)別設(shè)計(jì)的鋼種，具體成分見表1，并對(duì)其進(jìn)行HIC浸泡試驗(yàn)。從浸泡后的試樣表面觀察，B2、B6、B7的鼓泡面積明顯多于B9、B10，裂紋敏感性指標(biāo)結(jié)果見表2。從表2 可看出，B2、B6、B7 的抗HIC 性能明顯劣于B9、B10。表1 中B2、B6、B7 鋼種不含Cu、Ni，而B9、B10 鋼種則含有Cu、Ni。由此可見，Cu、Ni 的加入，使腐蝕產(chǎn)物在鋼的表面形成了保護(hù)膜，抑制了表面的腐蝕反應(yīng)，從而降低氫的逸出，減少了氫從環(huán)境中進(jìn)入鋼的基體，降低氫鼓泡敏感性，增加了抗HIC 的性能，這與Oriani 的研究結(jié)果［2］ 非常吻合，而且Oriani 還指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能產(chǎn)生效果。
①FRP管在施工前，應(yīng)對(duì)外觀和尺寸進(jìn)行檢查，按出廠合格證進(jìn)行驗(yàn)收。
②管道安裝圖是管道安裝工程的依據(jù)，F(xiàn)RP/PVC管的敷設(shè)（包括連接形式、坐標(biāo)、標(biāo)高、坡度、坡向等）支承，F(xiàn)RP/PVC管和設(shè)備、管道附件的連接，管道附件的安裝位置、支承等，均應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙，如有變動(dòng)，必須與設(shè)計(jì)單位協(xié)商解決。
③管道安裝，可按管道安裝圖所劃分的管段，從管道的一端依次安裝管道附件，直至另一端，再設(shè)支架或支座（必要時(shí)在安裝過(guò)程中需設(shè)臨時(shí)支撐）。管道吊裝時(shí)，外壁表面必須采取保護(hù)措施，禁止與鋼絲繩直接接觸，以免造成局部受力。
④FRP管的連接點(diǎn)只允許在直管部分。對(duì)焊連接點(diǎn)與管道支座邊緣的距離，應(yīng)大于管道的外徑且不小于100mm；承插連接處與管道支座邊緣的距離應(yīng)大于150mm。
⑤管道的連接結(jié)構(gòu)形式有承插式連接、法蘭式連接（焊環(huán)活套法蘭連接和復(fù)合平焊法蘭連接）、對(duì)焊連接三種。此工程中將根據(jù)設(shè)計(jì)文件的具體要求確定安裝方法。
⑥從事焊接的安裝工人必須持有焊工合格證，并熟悉FRP/PVC管的粘接劑性能及其安裝方法，并且有熟練的PVC焊接操作能力。
⑦管道在承插連接前，首先應(yīng)連接處PVC管內(nèi)壁污垢，然后將承插頭插入承插座內(nèi)，承插口不得有歪斜，裂紋等缺陷，達(dá)到承插深度后，方可進(jìn)行PVC焊接。
⑧承插部位應(yīng)采用FRP增強(qiáng)，在增強(qiáng)處均勻涂一層R膠，涂層厚薄均勻，不得漏涂和流淌，再包一層玻璃布，涂不飽和樹脂，包玻璃布，反復(fù)進(jìn)行，直至厚度達(dá)到要求為止。
⑨當(dāng)承插口安裝不合格需返修時(shí)，承插頭和承插座必須重新制作，不得采用已使用過(guò)的承插件。
⑩法蘭與管道連接時(shí)，內(nèi)外兩面都必須與管子焊接，法蘭面與管子軸線傾斜度應(yīng)小于或等于管子外徑的1/100.法蘭連接應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中，軸向允許偏差不大于2mm，不得用強(qiáng)緊螺栓的方法歪斜。擰緊螺栓分兩次進(jìn)行，次均勻?qū)ΨQ地?cái)Q一遍，然后再擰緊螺栓。
任何破壞由軋輥、頂頭、導(dǎo)板三者形成的變形區(qū)幾何形狀正確性的因素，都將使毛管壁厚不均加劇。
（1）頂頭。①頂頭的形狀設(shè)計(jì)，理想的頂頭輾軋錐應(yīng)與軋輥出口錐平行，如果按照傳統(tǒng)的馬特維也夫公式設(shè)計(jì)頂頭，其頂頭的輾軋錐與軋輥的出口錐是不平行的，金屬在這樣一個(gè)逐漸擴(kuò)大的間隙內(nèi)變形，勢(shì)必造成管壁輾軋不充分而導(dǎo)致毛管壁厚不均，而且，隨送進(jìn)角的增大毛管壁厚不均更加嚴(yán)重；②由于頂桿的剛度不夠，在穿孔過(guò)程中產(chǎn)生彎曲，使頂頭不能保持對(duì)中位置，從而使穿出的毛管壁厚不均；③頂頭的不均勻磨損或損壞。
（2）導(dǎo)板。①導(dǎo)板距過(guò)大，在穿孔過(guò)程中是依靠導(dǎo)板的限制作用來(lái)保持穿孔中心線的，導(dǎo)板距大，頂頭在上下位置變化大，使頂頭不穩(wěn)定，導(dǎo)致毛管壁厚不均。②上、下導(dǎo)板的不均勻磨損也會(huì)加劇壁厚不均程度。
（3）軋輥。①軋輥中心線偏斜：在生產(chǎn)過(guò)程中，由于穿孔機(jī)兩側(cè)壓下螺絲安裝不正確，或由于螺紋和軸承磨損而使兩輥間軸向發(fā)生水平偏斜，兩個(gè)軋輥的送進(jìn)角不一致使變形區(qū)發(fā)生畸變而導(dǎo)致壁厚不均。②大送進(jìn)角下導(dǎo)致頂頭與軋輥的輾軋錐更不平行。③軋輥轉(zhuǎn)速不當(dāng)也會(huì)影響壁厚精度。
（4）管坯的定心和加熱。定心孔偏心和加熱不均勻（陰陽(yáng)面）都將造成壁厚不均。
（5）穿孔機(jī)的剛度、結(jié)構(gòu)和調(diào)整。穿孔機(jī)的機(jī)身剛度不夠，其上的鎖緊機(jī)構(gòu)不可靠；頂桿的定心裝置調(diào)整不準(zhǔn)確，運(yùn)行不可靠和距離機(jī)身較遠(yuǎn)；軋制中心線的調(diào)整，一般采用低于軋機(jī)中線，其目的是提高軋件的穩(wěn)定性，若調(diào)整過(guò)大，因軋制線下移后，變形區(qū)內(nèi)工具之間的相對(duì)關(guān)系發(fā)生了非對(duì)稱變化，也會(huì)影響毛管的壁厚不均。
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連鑄圓管坯低倍組織主要由3個(gè)區(qū)組成：靠外表層的等軸細(xì)晶區(qū)、像樹枝狀的晶體組成的柱狀晶區(qū)、中心是粗大的的等軸晶區(qū)
連鑄圓坯的低倍組織缺陷對(duì)管坯的加工性能、力學(xué)性能和鋼管質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。常見的低倍組織缺陷有：管坯皮下氣泡、疏松、縮孔、皮下裂紋、中心裂紋、組織偏析等。
管坯的皮下氣泡：存在連鑄坯表面的附近，形態(tài)為橢圓形。一般認(rèn)為鋼水脫氧不足是管坯皮下氣泡產(chǎn)生的主要原因。一般需要對(duì)保護(hù)渣、鐵合金、鋼包、中間包進(jìn)行烘烤、注流采用保護(hù)澆注。對(duì)于要求更高的鋼種，還要采用爐外精煉的方法對(duì)鋼水進(jìn)行脫氣。存在皮下氣泡的連鑄圓管坯，在加熱爐加熱時(shí)氣泡內(nèi)表面會(huì)被氧化，軋后無(wú)法焊合就會(huì)形成鋼管表面缺陷。
管坯皮下裂紋：存在于連鑄圓管坯的柱狀晶區(qū)和表面細(xì)晶區(qū)過(guò)渡附近。距離管坯表面3～10 mm。只要此裂紋不貫通到外表面，就不會(huì)被氧化，在軋制壓力的作用下會(huì)焊合。一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的表面質(zhì)量。
中間裂紋和中心裂紋：存在于連鑄圓坯的柱狀晶區(qū)，一般來(lái)講中間裂紋的方向和柱狀晶的方向是一致的。有研究表明，連鑄管坯的中間裂紋和中心裂紋是造成無(wú)縫鋼管內(nèi)折的主要原因。穿孔時(shí)，管坯在軋輥和導(dǎo)向工具所組成的橢圓孔型中受到反復(fù)拉壓應(yīng)力的作用，其中間裂紋或中心裂紋得到擴(kuò)張或氧化，產(chǎn)生鋼管內(nèi)折。連鑄圓坯的中心裂紋或者中間裂紋擴(kuò)張以后而形成的鋼管內(nèi)折，一般較深，常常會(huì)造成鋼管廢品。
管坯的疏松與縮孔：存在于管坯中心部分的等軸晶區(qū)內(nèi)。管坯疏松是因?yàn)殍T坯在凝固過(guò)程中超前的晶粒作用，液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)基于向凝固方向冷卻產(chǎn)生收縮受到阻礙，或者由管坯液態(tài)部分下沉的晶粒妨礙鑄坯的補(bǔ)縮形成。當(dāng)疏松達(dá)到一定程度的時(shí)候，鑄坯就會(huì)出現(xiàn)縮孔。其分布狀態(tài)在管坯中不連續(xù)。分布密度比較均勻、彌散度較高的連鑄管坯中心疏松，對(duì)斜軋穿孔過(guò)程不但沒(méi)有危害，反而是有利的。北京科技大學(xué)朱景清教授通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明該點(diǎn)。并且，在頂頭鼻部前端有一個(gè)5 mm的金屬帶，此金屬將開裂的管坯中心與頂頭分開，從而避免了內(nèi)折和裂紋的缺陷。
管坯的偏析：包括組織偏析、成分偏析和結(jié)晶區(qū)域偏析等。存在穿晶的連鑄管坯必須報(bào)廢，不允許投放軋管。
