對待油管腐蝕通常采用以下兩種方式:1)阻止或降低腐蝕速率(加入緩蝕劑);2)直接采用抗腐蝕材質(zhì)—耐腐蝕合金加工油管。鎳基合金作為耐腐蝕合金的一類產(chǎn)品,對多種腐蝕形式具有耐蝕性,尤其對氯化物引起的應力腐蝕有著很高的耐蝕性,還可耐受二氧化碳、硫化氫等腐蝕介質(zhì)。鎳基合金油管現(xiàn)在已廣泛用于含有這類腐蝕介質(zhì)的油氣田開采中。隨著國內(nèi)具有這類苛刻條件的油氣井的不斷增加,油田對鎳基合金油管的需求也在急劇增加。鎳基合金油管作為一種高成本、高附加值的油管,相對于API耐腐蝕油管有著很大的區(qū)別。
鎳基合金油管的耐腐蝕原理是其表面形成的鈍化膜,將腐蝕介質(zhì)與合金隔離開來,從而提高了耐腐蝕性能。鎳基合金油套管鈍化膜有兩層結(jié)構(gòu),表層為Ni和Cr的氫氧化物,內(nèi)層為Cr2O3。
鎳基合金油管相對于API耐腐蝕油管在化學成分、工藝、力學性能、外觀質(zhì)量等方面較為復雜。
鎳基合金油管加工工藝主要流程為:冶煉→鍛造→熱擠壓→固溶處理→冷軋→管加工等關(guān)鍵工序。這些關(guān)鍵加工工藝的質(zhì)量控制直接關(guān)系到鎳基合金油管的使用性能。鎳基合金油管(坯料)冶煉工藝較為特殊,為電弧爐熔煉→氫氧脫碳→電渣重熔。
鎳基合金中Mo、Cr等元素含量較高,導致高溫塑性極差,必須采用熱擠壓工藝。熱擠壓工藝是一種將金屬在再結(jié)晶溫度以上進行擠壓,使管坯從一個模孔擠出,得到模孔形狀斷面管材的金屬成型方法。熱擠壓工藝的質(zhì)量控制與工藝條件的選擇有直接關(guān)系,其中擠壓過程中鎳基合金坯料溫度是質(zhì)量控制中容易忽視的環(huán)節(jié),工藝試驗 研究 表明,鎳基合金熱擠壓溫度區(qū)間應控制在1050~1150℃范圍內(nèi)。
為有效控制鎳基合金坯料溫度,主要從以下兩方面著手:
鎳基合金擠壓溫度區(qū)間相對比較小,為了保證坯料在擠壓筒內(nèi)的溫度始終保持在這一溫度區(qū)間,擠壓筒不僅需要具備加熱能力,同時還應具備溫度調(diào)節(jié)能力。
熱擠壓過程中,鎳基合金在溫度區(qū)間1050~1150℃時變形抗力依然很高,在擠壓速度過大的情況下,鎳基合金坯料擠壓變形過快,會導致坯料變形區(qū)的溫度顯著提高,從而使坯料變形區(qū)過燒。所以在熱擠壓過程中對擠壓速度應保持均勻增加,且擠壓速度不能過快。
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