[发明专利]一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金及其制造方法

说明书

本发明公开了一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金及其制造方法，以重量百分比计，包括Zn:5.5～6.3%，Mg：2.5～3.1%，Cu：0.5～0.9%，Fe：≤0.2%，Zr：≤0.15%，Ti：≤0.1%，Mn：0.1～0.3%，Cr：0.1～0.25%,余量为Al和不可避免的杂质。本发明制备的铝合金变径钻杆用管体具有较高的强度，较好的耐蚀性能和抗疲劳性能，并且尺寸精度、同心度等技术指标控制水平高，质量稳定，综合性能好，成本较低，利于进行工业化生产批量及现场应用。

技术领域

本发明涉及热挤压制造技术领域，特别是涉及一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金及其制造方法。

背景技术

变径钻杆：该类产品主要是通过变径挤压成型的内加厚或外加厚管材，在外加厚位置有变径过度段的管材。铝合金钻杆具有比强度高、密度低、弯曲应力小等优点，在提高钻井深度、耐蚀性、降低大钩载荷和定向井及水平井钻井作业等方面具有显著优势，是深井、超深井及低温开采急需的关键材料。

现有同类产品通常采用1953合金，机械性能Rm≥530MPa,Rp0.2≥480MPa,A≥7%，未进行耐蚀性、耐疲劳性测试。

随着油气勘探向深井、超深井、定向井、水平井、含H₂S和CO_２油气井、海洋井等复杂井的发展，研究适合复杂井况勘探开发的钻具成为必然趋势。如何通过开发新的铝合金，并通过相关工艺使钻杆具有较高的强度，较好的耐蚀性能和抗疲劳性能，同时能够降低生产成本，是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明就是针对上述要解决的技术问题提供一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金及其制造方法。本发明制造的铝合金变径钻杆用管体具有较高的强度，较好的耐蚀性能和抗疲劳性能，并且尺寸精度、同心度等技术指标控制水平高，质量稳定，综合性能好，成本较低，利于进行工业化生产批量及现场应用。

本发明的一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金及其制造方法技术方案为，一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金，由按重量百分比的以下成分组成：Zn:5.5～6.3%，Mg：2.5～3.1%，Cu：0.5～0.9%，Fe：≤0.2%（优选0.1-0.2%），Zr：≤0.15%（优选0.05-0.12%），Ti：≤0.1%（优选0.02-0.06%），Mn：0.1～0.3%，Cr：0.1～0.25%,余量为Al和不可避免的杂质。

所述的一种变径钻杆管体用高强度耐蚀铝合金的制造方法，包括以下步骤：

（1）按比例配料熔炼，铸造成圆铸棒；

（2）双级均匀化处理：将圆铸棒进行双级均匀化处理；

（3）车皮镗孔：将圆棒进行车皮、镗孔；

（4）挤压处理：将经过双级均匀化处理的圆形空心棒进行变径挤压；

（5）单级固溶处理：将挤压后的管坯进行单级固溶处理；

（6）张力拉伸：将经过固溶处理的管坯进行张力拉伸处理，变形量为1-2%；

（7）辊矫处理：将经过张力拉伸后的管坯进行辊式矫直；

（8）最后，将辊式矫直后的管坯进行双级人工时效处理，得到高强度耐蚀铝合金变径钻杆用管体。

步骤（2）中所述双级均匀化处理的具体过程为：将圆铸棒加热到340-370℃，保温7-10h；最后加热至450-470℃，保温24-32h；然后自然降至室温，得到经过均匀化处理的圆铸棒。

所述加热速率为 10-20℃／min。

在步骤（2）与步骤（3）之间，还经过超声波探伤：圆棒100%进行超声波探伤，达到GB/T 6519 中A级探伤要求。