[发明专利]酸性环境用机械复合管无缝母管的热处理方法

说明书

本发明涉及酸性环境用机械复合管无缝母管的热处理方法，包括如下步骤：高温步进梁加热、高压水除鳞、高温淬火、高温回火、高压水除鳞、高温热矫直工艺、冷床整管空冷；母管包括如下重量百分比的各组分：0.06％≤C≤0.12％；0.10％≤Si≤0.30％；1.00％≤Mn≤1.60％；0.02％≤Nb≤0.10％；0.04％≤V≤0.10％；Ni+Mo≤0.20％；Cr+Cu≤0.20％；其他元素和余量Fe；本发明的管线管母管，能够达到高尺寸精度、高性能稳定性、高韧性(韧脆转变温度≤‑60℃)、高延展性(延伸率≥30％(板))、高抗SSC腐蚀性(90％AYS四点弯曲720小时不断裂)。

技术领域

本发明属于管材制备热处理技术领域，尤其涉及酸性环境用机械复合管无缝母管的热处理方法。

背景技术

随着石油天然气开采和运输条件的不断恶劣，开采及输送的油气体也越复杂，对于复合管的需求日益增加。复合管即母材为碳钢管，复合层为316L不锈钢或者双相不锈钢或者镍基合金，母管保证基本强度，复合层保证足够的腐蚀余量，从而达到恶劣环境下输送环境的使用要求。复合管无缝母管相比普通管线管具有特殊性，对于母管的成分稳定、性能波动(最大屈服强度与最小屈服强度之差)和尺寸波动(壁厚不均度，管与管直径差)要求都比普通管线管要求高，需要保证复合后每个钢管的性能变化都符合要求，均一稳定的成分保证复合后管与管性能差别小。母管对整管外径、壁厚、椭圆度要求更高，尤其是管端尺寸，需要保证管端高尺寸精度满足后续堆焊的控制和焊接对接尺寸的控制。普通管线母管存在性能强度范围为150MPa，海洋用管强度范围为120MPa，管端尺寸精度不能满足焊接后对接余高差0.5mm等。在钢管的产品标准中，对钢管有多种要求，其中的力学性能是主要的指标之一。此外，还包括使用性能、工艺性能、金相组织等，所有这些要求都与热处理工艺密切相关，热处理的目的就是使这些性能达到标准的要求。

钢管热处理工艺包括钢管加热、淬火、淬火冷却、再加热、回火、冷却等工序，但是不同炉型和加热控制、淬火方式和冷却控制都会影响最终产品的整体性能，尤其是对于大口径厚壁的管线这种影响会更明显。淬火过程是将工件从高温快速冷却到低温的一个工艺过程，工艺的特点决定了工件在淬火后将发生变形，尤其是像钢管这类细长的产品更容易变形，特别是钢管弯曲，弯曲严重时则成为废品。为了解决这一问题，多年来，设备制造企业研制了各种淬火装置应用于生产，浸入式、外淋内喷、旋转式内喷外淋、浸入式内喷外淋等淬火装置来增大冷却强度，改善冷却均匀，实现淬火后变形小、性能提升。炉温及节拍是钢管奥氏体化的重要参数，它决定了钢管在炉内的加热时间，并保证钢管达到了规定的温度及保温时间的要求。

诸如中国专利等均为普通酸性用管线，未有成分波动(ΔC、ΔSi、ΔMn、ΔNb、ΔV、ΔMo、ΔCr、ΔNi、ΔCu等)、性能波动(最大屈服强度与最小屈服强度之差)和尺寸波动(壁厚不均度，管与管直径差)等复合管母管指标的要求。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种酸性环境用复合管母管的热处理方法，以满足深海等苛刻环境开发所需要的机械复合管母管，解决管线管在机械复合的情况下，性能不稳，尺寸不合而不能满足设计要求等问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

酸性环境用机械复合管无缝母管的热处理方法，包括如下步骤：

高温步进梁加热、高压水除鳞、高温淬火、高温回火、高压水除鳞、高温热矫直工艺、冷床整管空冷。

进一步的，所述高温步进梁加热采用高温步进梁炉，双交叉限幅比例控制方式，微正压还原气氛，控制压力≤10Pa。

进一步的，所述高温淬火采用外淋内喷旋转式，淬火冷却介质采用工业水，其中，水温低于30℃，外淋水量≥1300m³/h，压力为2～3bar；内喷水量≥700m³/h，压力为5～7bar，内喷时水的流速可达7～20m/s。