一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法，包括如下步骤：卷板结构的设计：卷板结构为哑铃状卷板；哑铃状卷板的制造包括如下步骤：冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气管材加工制造
，特别涉及一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法
。

技术介绍

[0002]连续管
(Coiled tubing
，简称
CT)
是相对于常规螺纹连接油管而言的，又称为挠性油管
、
蛇形管或盘管，可缠绕在大直径卷筒上，是一种单根长度可达数千米
、
无螺纹连接的新型石油管材
。
[0003]连续管制造工艺中，要将多段钢带首
、
尾对接后焊接在一起形成连续带钢，从而达到连续管产品的目标长度，因此，一盘连续管中含有多条钢带对接所形成的多个环向对接焊缝
。
连续管在服役中，对接焊缝位置往往是整个连续管最为薄弱的地方，该位置在拉
、
压
、
弯曲疲劳等复合载荷作用下，易发生表面凹陷
、
壁厚减薄
、
刺漏
、
断裂等问题，导致整盘连续管报废
。
分析其原因，一方面是钢带对接焊缝精整时，要通过修磨等方式去除焊接产生的焊缝余高
、
氧化烧边等情况，造成对接焊缝位置壁厚变薄，导致管材服役过程中焊缝位置易发生弯曲疲劳导致失效；另一方面，对接焊缝本身组织
、
性能与母材的差异较大，同时焊接热输入导致焊缝存在一个组织粗大
、
硬度骤降的软化区，经弯曲疲劳该焊接软化区域容易先发生失效，如图1所示
。
现有技术如公开号
CN101898295A
专利技术名称一种高强度高塑韧性连续管制造方法，都是仅从抗拉强度
、
硬度
、
屈服强度等方面考虑，没对抗弯曲疲劳性能进行研究
。
[0004]因此，急需解决上述问题，以提高连续管弯曲疲劳寿命，从而进一步提升国产连续管产品质量
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法
。
本专利技术通过增加对接焊缝壁厚以及优化对接焊缝组织和性能，使得制管后环向对接焊缝的抗弯曲疲劳性能大幅提升，达与母管寿命的
100
％以上，适用于低碳微合金连续管的制造，实现具有高疲劳寿命
、
高质量的连续管
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法，包括如下步骤：
[0008]卷板结构的设计：
[0009]卷板结构为哑铃状卷板；
[0010]哑铃状卷板的制造：
[0011]包括如下步骤：冶炼
‑
连铸成坯
‑
铸坯加热
‑
粗轧
‑
精轧
‑
控冷
‑
卷曲；
[0012]卷板纵剪
、
板板对接焊；
[0013]将哑铃状卷板通过纵剪机组剪成等宽的多条钢带，将多条钢带首尾相连，通过板对板的焊接方式拼接成连续管所需要的长度；
[0014]钢带对接焊缝的热形变处理；
[0015]钢带对接焊缝激光冲击强化处理；
[0016]对焊缝区域进行修磨
、
精整及无损检测，得到连续带钢；
[0017]将连续带钢成型
、
焊接制管得到具有抗弯曲疲劳性能的连续管
。
[0018]进一步，所述哑铃状卷板沿卷板长度方向分为前
、
中
、
后三段，前后段厚度相等，且厚度大于中段厚度，中段与前后两段之间均通过平滑过渡段连接；
[0019]具体包括以下两种形式：
[0020]第一种，前后段厚度均以中段水平中心线为基准两侧对称；这种卷板沿宽度方向剪成的钢带，将钢带制管后得到外径和内径均变化的连续管；
[0021]第二种，前
、
中
、
后段底面都在同一平面，前
、
后段上表面高于中段；这种卷板剪成的钢带，将钢带向上弯曲制管得到外径不变
、
内径变化的连续管；或将钢带向下弯曲制管得到外径变化
、
内径不变的连续管
。
[0022]进一步，所述中段长度占卷板全长的
75
％
‑
85
％，前后段各占卷板全长的4％
‑6％，两个平滑过渡段各占卷板全长的4％
‑6％，前后段的厚度为中段厚度的
104
‑
124
％
。
[0023]进一步，所述卷板的化学成分质量百分数如下：
[0024]C
：
0.08
％；
Si
：
0.20
％；
Mn
：
0.80
％；
P
：
0.01
％；
S
：
0.003
％；
Cu
：
0.28
％；
Cr
：
0.50
％；
Ni
：
0.20
％；
Mo
：
0.3
％；
Ti
：
0.015
％；
Nb
：
0.03
％，其余为
Fe
及不可避免的杂质；
[0025]或者是：
[0026]C
：
0.12
％；
Si
：
0.23
％；
Mn
：
1.4
％；
P
：
0.005
％；
S
：
0.004
％；
Cu
：
0.23
％；
Cr
：
0.60
％；
Ni
：
0.14
％；
Mo
：
0.13
％；
Ti
：
0.02
％；
Nb
：
0.03
％，其余为
Fe
及不可避免的杂质
。
[0027]进一步，所述板对板的焊接方式：先将前后两条钢带的端头加工成
45
°‑
60
°
后进行斜对接，然后通过内部带有循环水的铜块对拼接处进行加持固定，最后采用
TIG
焊
+
填充焊丝或等离子焊接
+
填充焊丝工艺进行焊接
。
[0028]进一步，所述钢带对接焊缝的热形变处理：采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法，其特征是在于，包括如下步骤：卷板结构的设计：卷板结构为哑铃状卷板；哑铃状卷板的制造：包括如下步骤：冶炼
‑
连铸成坯
‑
铸坯加热
‑
粗轧
‑
精轧
‑
控冷
‑
卷曲；卷板纵剪
、
板板对接焊；将哑铃状卷板通过纵剪机组剪成等宽的多条钢带，将多条钢带首尾相连，通过板对板的焊接方式拼接成连续管所需要的长度；钢带对接焊缝的热形变处理；钢带对接焊缝激光冲击强化处理；对焊缝区域进行修磨
、
精整及无损检测，得到连续带钢；将连续带钢成型
、
焊接制管得到具有抗弯曲疲劳性能的连续管
。2.
根据权利要求1所述的提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法，其特征是在于，所述哑铃状卷板沿卷板长度方向分为前
、
中
、
后三段，前后段卷板壁厚厚度相等，且厚度大于中段厚度，中段与前后两段之间均通过平滑过渡段连接；具体包括以下两种形式：第一种，前后段厚度均以中段水平中心线为基准两侧对称；这种卷板沿宽度方向剪成的钢带，将钢带制管后得到外径和内径均变化的连续管；第二种，前
、
中
、
后段底面都在同一平面，前
、
后段上表面高于中段；这种卷板剪成的钢带，将钢带向上弯曲制管得到外径不变
、
内径变化的连续管；或将钢带向下弯曲制管得到外径变化
、
内径不变的连续管
。3.
根据权利要求2所述的提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法，其特征是在于，所述中段长度占卷板全长的
75
％
‑
85
％，前后段各占卷板全长的4％
‑6％，两个平滑过渡段各占卷板全长的4％
‑6％，前后段的厚度为中段厚度的
104
‑
124
％
。4.
根据权利要求1所述的提高连续管抗弯曲疲劳性能的工艺方法，其特征是在于，卷板的化学成分质量百分数如下：
C
：
0.08
％；
Si
：
0.20
％；
Mn
：
0.80
％；
P
：
0.01
％；
S
：
0.003
％；
Cu
：
0.28
％；
Cr
：
0.50
％；
Ni
：
0.20
％；
Mo
：
0.3
％；
Ti
：
0.015
％；
Nb
：
0.03
％，其余为
Fe
及不可避免的杂质；或者是：
C
：
0.12
％；
Si
：
0.23
％；
Mn
：
1.4
％；
P
：
0.005
％；
S

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿斌，赵博，张锦刚，王维东，余晗，鲜林云，王爱国，王晓波，王亮，汪海涛，宋红兵，任永峰，王维亮，臧伟，
申请(专利权)人：宝鸡石油钢管有限责任公司中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：