J55 K55 HFW حالة البحث والتطوير في أنابيب غلاف الزيت والتوقعات

تتم مناقشة آفاق البحث والتطوير لغلاف زيت HFW من ABTER STEEL في المستقبل. يشار إلى أن تطوير غلاف الزيت ABTER STEEL HFW يجب أن يسلط الضوء على صناعة الصلب + صناعة الأنابيب + معالجة الأنابيب
ومزايا نظام الجودة المتسق لتحقيق التنمية المتباينة; توسيع مواصفات ومخرجات المنتجات المطورة, بحث وتطوير K55 ذات الجدران السميكة ذات القطر الكبير, ارتفاع مكافحة البثق و تآكل مقاومة
غلاف الزيت.

كلمات مفتاحية: HFW; غلاف النفط; الصلب أبتير; حالة البحث والتطوير; احتمال; J55; K55

وفقا لطريقة التشكيل, تنقسم أنابيب غلاف الزيت إلى نوعين: أنابيب الصلب غير الملحومة والأنابيب الملحومة. مقارنة مع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة, تتميز الأنابيب الملحومة بأبرز ميزات سمك الجدار العالي ودقة الأبعاد, مقاومة جيدة للانهيار, وعملية تصنيع قصيرة. , ارتفاع كفاءة الإنتاج, مجموعة واسعة من المواصفات, توفير الطاقة, تكلفة إنتاج منخفضة, وأداء عالي التكلفة; وبالتالي, لحام عالي التردد (HFW لفترة قصيرة) يشيع استخدامه في أغلفة الزيت في البلدان الأجنبية (مثل الولايات المتحدة, ألمانيا, اليابان, كوريا الجنوبية, إلخ) ) الأنابيب بدلا من الأنابيب الفولاذية غير الملحومة, كما تعمل حقول النفط المحلية تدريجيا على تعزيز استخدام [1]
.
شركة أبتر للصلب, المحدودة. (أبتير ستيل للاختصار) طورت H40, J55, K55,
M65, L80 -1, N80 -Q, N80 -1 و P110 الصلب الصف HFW منتجات غلاف النفط, بما في ذلك 7 الأقطار الخارجية (219.08 ~ 508.00 ملم), 46 المواصفات (الطاولة 1), تلبية مخطط المنتج بشكل أساسي وفقا للمتطلبات, 500,000 تم توريد الأطنان إلى حقول النفط المحلية والأجنبية والمستخدمين الآخرين [2-3].

الصعوبات التقنية وخصائص العملية لغلاف J55

مقارنة مع طرق اللحام الأخرى, يتميز اللحام عالي التردد بعدم وجود حشوات معدنية (مثل سلك اللحام); وبالتالي, عندما تكون عملية اللحام مستقرة, تعتمد جودة اللحام إلى حد كبير على جودة الشريط الفولاذي. فمثلا, يحتوي غلاف J55 الذي تنتجه وحدة الأنابيب الملحومة الطولية HFW من Baosteel على تركيبة كيميائية أصلية من الفولاذ مع C و Mn كعناصر تقوية رئيسية, لا يحتوي على ملحوظة, وله فصل مركزي في الشريط الفولاذي المدلفن على الساخن [1 ]
.
نطاق غلاف الزيت J55 الذي يمكن تصنيعه هو Ф219.08 ~ 508.00 مم, منها عرض الحزام الفولاذي المستخدم لمواصفاتي Ф219.08 مم و Ф244.48 مم 700 مم و 770 مم على التوالي, وهي شرائط ضيقة. من أجل عدم إهدار قدرة الدرفلة الساخنة, عادة ما تكون مدرفلة على الساخن 1 420 مم, 1 560 يتم تقسيم الشرائط العريضة مم طوليا على طول خط الوسط. بسبب فصل تكوين الشريط الفولاذي المدلفن على الساخن, والفصل بين 1/2 .part (مركز الشريط الفولاذي) أمر خطير, تقع منطقة الفصل المركزي عند اللحام بعد تصنيع الأنبوب, ومنطقة الفصل في منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة بعد المعالجة الحرارية لتطبيع اللحام عبر الإنترنت توجد شرائط مارتينسيت على الغلاف, ومعايير API لا تسمح بوجود مارتينسيت غير مخفف في الغلاف, لذلك من الضروري إضافة
أضف المعالجة الحرارية للأنبوب بالكامل للتخلص, وبالتالي زيادة تكلفة الإنتاج. تهدف إلى المشاكل المذكورة أعلاه, شركة أبتر للصلب, المحدودة. صمم مخططين للاختبار لضبط التركيب الكيميائي للشريط الفولاذي المستخدم في غلاف J55 [1]
.
نظام 1: تقليل الكربون في تصميم المواد لتقليل الفصل بين مركز الشريط الفولاذي, ث (ج) هو 0.17% إلى 0.20%, 0.075% أقل من التركيب الكيميائي الأصلي, الحد من فصل الكربون; الاشتراكية الدولية, محتوى مليون والتكوين الأصلي نفسه. بعد الإنتاج التجريبي للمخطط 1, يتم تقليل الفصل في وسط الشريط الفولاذي, ولكن لا تزال هناك كمية صغيرة من مارتينسيت في منطقة الفصل في المنطقة المتأثرة بالحرارة بعد المعالجة الحرارية لتطبيع اللحام[1]
.
نظام 2: تقليل الكربون والمنغنيز في تصميم المواد لتقليل الفصل بين مركز الشريط الفولاذي, ث (ج) هو 0.13% إلى 0.18%, الذي 0.105% أقل من التركيب الكيميائي الأصلي, الحد من فصل الكربون; ث (يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن) هو 0.60٪ ~ 1.00٪, الذي 0.30% أقل من التركيب الكيميائي الأصلي, مما يقلل من فصل المنغنيز, بحيث لا يوجد هيكل martensitic بعد تطبيع المعالجة الحرارية عبر الإنترنت في اللحام[1]; فقدان القوة, تحسين أداء معالجة الأنبوب ومنع خيط الغلاف من الالتصاق; أضف كمية صغيرة من الكالسيوم لتنقية الفولاذ المصهور, تعزيز تكوير MnS, وتحسين الأداء الشامل للمادة [4]. للشريط الفولاذي J55 المصمم وفقا لتكوين المخطط 2, لن يظهر مارتينسيت في المنطقة المتأثرة بالحرارة من اللحام بعد صنع الأنابيب, والبنية المجهرية والقوة تلبي متطلبات API Spec 5CT.

API 5CT K55 / J55 التركيب الكيميائي

API 5CT K55 / J55 الملكية الميكانيكية

المعالجة بالحرارة (PSL2 و PSL1 مختلفان)

API 5CT J55 PSL1 و API 5CT K55 PSL2 هو نفسه (تسليم المتداول);

PSL2 :يجب تطبيع J55 و K55 أو تطبيعهما وتخفيفهما. إذا سميكة, يجب إضافة التطبيع أو التطبيع والتلطيف بعد السماكة.

اختبار الصدم (PSL2 و PSL1 مختلفان)

أنابيب: PSL1, J55 و K55 ليس لديهم شرط; يتطلب PSL2 J55 و K55 الحد الأدنى من تأثير العمل 20J من عينة الحجم الكامل, والحد الأدنى من تأثير العمل 27J من عينة بالحجم الكامل.

اقتران: اختبارات تأثير J55 و K55 ضرورية. الحد الأدنى لطاقة التأثير للعينة هو 20J, والحد الأدنى لطاقة التأثير للعينة بالحجم الكامل هو 27J.

الصعوبات التقنية وخصائص عملية غلاف K55

نطاق قوة الخضوع لغلاف الزيت من الدرجة الفولاذية K55 يتراوح بين 379-552MPa, وقوة الشد أكبر من 655MPa, والتي تتميز بنسبة إنتاجية منخفضة جدًا للمادة (0.58-0.84). مصممة من التركيب الكيميائي للمواد
بعبارة أخرى, يعتبر فولاذ المنغنيز الكربوني الشائع مثاليًا لتحقيق نسب إنتاجية منخفضة, مثل الفولاذ 37Mn5, والذي يستخدم على نطاق واسع في إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة من الدرجة K55, مع ث(ج) حول 0.37% و(يغطي الأسود الملحوم وغير الملحوم والساخن) حول 1.3%. قوة الخضوع تبلغ 37Mn5 بعد التدحرج 450 الآلام والكروب الذهنية, قوة الشد أعلاه 700 الآلام والكروب الذهنية, ونسبة العائد هي 0.64, والتي يمكن أن تلبي متطلبات الخواص الميكانيكية للصلب K55［5］

عملية إنتاج غلاف HFW هي: صناعة الصلب ← الصب المستمر ← الدرفلة على الساخن في الملفات ← اللحام بعقب القص للرأس والذيل للملفات ← تشكيل الشريط ← اللحام ← المعالجة الحرارية للحام عبر الإنترنت أو المعالجة الحرارية للأنبوب بأكمله ← معالجة الأنابيب ← انتظار فحص المصنع. تعتبر عملية اللحام التناكبي لرأس الملف وقص الذيل هي العملية الأساسية لتحقيق الإنتاج المستمر للملفات المتعددة وتعكس كفاءة الإنتاج للأنابيب الملحومة HFW. ومع ذلك, نظرًا لانخفاض الكربون في المواد المطلوبة للحام اللفائف من الرأس إلى الذيل, من المطلوب عمومًا أن يكون مكافئ الكربون CEIIW أقل من 0.43, وإلا فإنه من السهل التسبب في كسر الشريط والتأثير بشكل خطير على كفاءة الإنتاج. بما أن الكربون المكافئ CEIIW يصل إلى 37Mn5 من الفولاذ 0.58, combined with the production process characteristics of welded pipes, this steel is obviously not suitable for the production of K55 steel grade HFW oil casing; وبالتالي, the technical difficulty in the production of K55 steel grade HFW oil casing lies in the material The design must ensure a low yield ratio at a low carbon equivalent. The HFW forming method of ABTER STEEL Co., المحدودة. adopts advanced row-roll forming technology, which provides a guarantee for obtaining excellent weld performance. وخلال عملية تشكيل, the steel strip passes through the rolls of each rolling mill, and gradually bends to the shape of the ideal tube blank according to the designed pass system [3], which is a continuous and dynamic deformation process. في هذه العملية, along with the transverse bending deformation of the steel strip, توتر, يحدث الضغط وspringback في وقت واحد, تشوه القص على السطح وفي اتجاه سمك اللوحة, والتمدد الطولي وتشوه البثق على الحافة [6]. حالة الإجهاد للتشوهات المختلفة معقدة للغاية, ولكن يمكن تقدير السلالة ε بالصيغة التالية: ε=ر/(د + ر) (1) حيث ر —— سمك الشريط الفولاذي, مم; د —— القطر الخارجي للأنابيب الملحومة, مم . وقد أثبتت الممارسة ذلك عن طريق الحد من الكربون, صناعة السبائك والتبريد المتحكم فيه أثناء الدرفلة على الساخن, من الممكن إنتاج ملفات مدرفلة على الساخن تتوافق خواصها الميكانيكية مع متطلبات درجة الفولاذ K55. فمثلا, للملفات المدرفلة على الساخن مع درجة حرارة درفلة نهائية أكبر من 860 درجة مئوية ودرجة حرارة اللف 570 ° C, قوة الخضوع هي 478 MPa وقوة الشد هي 697 الآلام والكروب الذهنية [5]. للغلاف ذو القطر المتوسط ​​Ф273 مم × 10.16 مم, الضغط بعد صنع الأنابيب على وشك 3.6%. وفقا لمنحنى الإجهاد والانفعال, عندما سلالة 3.6% يحدث, سوف تزيد قوة الخضوع بعد تصنيع الأنابيب إلى حوالي 563 الآلام والكروب الذهنية, الذي يتجاوز النطاق المطلوب لقوة الخضوع لدرجة الفولاذ K55 [5]. لهذا النوع من الملفات المدرفلة على الساخن, من أجل التأكد من أن قوة الخضوع بعد تصنيع الأنابيب أقل من 552 الآلام والكروب الذهنية, يجب ألا يتجاوز الضغط بعد صنع الأنابيب 3.0%. إذا كان غلاف HFW بمواصفات مختلفة من درجة الفولاذ K55 محدودًا بـ 3.0% أَضْنَى, لا يوجد سوى Ф339.72 مم × 9.65 مم, Ф406.4 مم×11.13 مم, Ф473.08 مم×11.05 مم, Ф508 مم×12.7 مم, Ф508 مم × 11.13 مم والمواصفات الأخرى لبطانات HFW لديها إجهاد أقل من 3.0%, ذلك بالقول, في ظل الحالة المثالية لعدم مراعاة تقلب أداء الملفات, فقط المواصفات الخمسة المذكورة أعلاه للأغلفة، يمكن للخصائص الميكانيكية بعد تصنيع الأنابيب أن تلبي متطلبات درجة الفولاذ K55. لأغلفة المواصفات الأخرى, يجب استخدام المعالجة الحرارية بعد تصنيع الأنابيب لإنتاج أغلفة HFW المؤهلة.

يُظهر الإنتاج في الموقع ذلك مقارنةً بالملف, قوة الخضوع لجسم الأنبوب بعد التشكيل على وشك 50-100 MPa أعلى من الملف, وقوة الشد حوالي 10-30 MPa أقل. في هذا الطريق, يجب التحكم في قوة إنتاج الملف المثالية
فهو حوالي 400MPa, في حين ينبغي التحكم في قوة الشد فوق 680MPa; نسبة العائد هي 0.59. بوضوح, من الصعب تحقيق مثل هذه النسبة المنخفضة من الإنتاجية بالنسبة للكربون العادي أو الفولاذ منخفض السبائك.

وقد أظهرت الممارسة ذلك: بسبب تأثير تصلب العمل الكبير لغلاف HFW ذو القطر الصغير, الخصائص الميكانيكية للوحة المدرفلة على الساخن بعد اللف لا يمكن أن تلبي متطلبات درجة الفولاذ K55. ومع ذلك, إن تأثير تصلب العمل للغلاف ذي القطر الكبير يكون صغيرًا بنفس سمك الجدار. على أساس البحوث المختبرية, ويمكن اعتماد مجموعتين من الحلول التقنية للتعامل معها على التوالي. يخطط 1, المواصفات فوق Ф339 ملم, إجراء اختبارات الضبط الدقيق على التركيب الكيميائي لدرجات الفولاذ الحالية, من أجل إنتاج أغلفة فولاذية K55 مؤهلة من خلال المعالجة الحرارية للحام عبر الإنترنت بعد تصنيع الأنابيب; يخطط 2, المواصفات أقل من Ф339 ملم, بعد اجتياز تصنيع الأنبوب، تلبي المعالجة الحرارية الطبيعية للأنبوب بأكمله متطلبات الأداء الخاصة بدرجة الفولاذ K55.

For the first set of schemes, the idea of composition design is: the best combination of two solid solution strengthening alloying elements, C and Mn, can effectively reduce the yield strength ratio of the material [7], such as the 37Mn5 steel grade for the production of K55 steel grade أنابيب فولاذية غير ملحومة , and its yield strength ratio can reach 0.64; وبالتالي, carbon is reduced on the basis of 37Mn5 to meet the requirements of low carbon equivalent and low yield strength ratio. ثم يمكن التحكم في صلابة منطقة الفصل المركزية بحيث لا تكون أكبر من الصلابة الحرجة لتسبب التكسير FIG, aluminum killed steel is a traditional fine-grained steel, and Al is used as an alloying element It is unfavorable to reduce the yield strength ratio of the material, and the Al content should be reduced. For the second set of schemes, يتم استخدام طريقة تطبيع المعالجة الحرارية للأنبوب الملحوم للتخلص من تأثير تصلب العمل الناتج عن تشكيل الشريط. لأن المعالجة الحرارية الطبيعية للأنبوب الملحوم لا يمكنها فقط القضاء على تأثير تصلب المادة وتقلب خصائص الملف نفسه على الخواص الميكانيكية, ولكن أيضًا تجعل الخواص الميكانيكية والبنية المجهرية لدرزة اللحام قريبة من جسم الأنبوب, والخواص الميكانيكية للأنبوب بأكمله مستقرة. الجنس الجيد. فكرة تصميم التكوين هي كما يلي: على أساس الفولاذ الكربوني والمنغنيز, V هو عنصر التعزيز الرئيسي, يتم التحكم في الشوائب مثل P وS, ويتم تنقية الفولاذ المنصهر بمعالجة الكالسيوم. غلاف من الفولاذ K55 مع أداء مستقر. خصائص الشد للمخططين بعد تصنيع الأنابيب تلبي جميعها متطلبات معيار API Spec 5CT (الطاولة 2). تظهر في الشكل منتجات الغلاف الفولاذي Ф473.08 mm×11.05 mm K55 1.

آفاق تطوير غلاف زيت ABTER STEEL HFW

وفقا للأدب [8], البترول والغازات القابلة للاحتراق (مثل الغاز الطبيعي, الغاز الصخري, غاز الميثان المستخرج من الفحم, إلخ) هي الطاقة الرئيسية التي يستهلكها الإنسان في الوقت الحاضر. في الماضي 30 سنوات, استمر استخدام الطاقة الأحفورية في العالم في النمو, بشكل رئيسي من البترول, الغاز القابل للاحتراق والفحم. أنواع أخرى من الطاقة, مثل الطاقة المائية, الطاقة النووية, طاقة الكتلة الحيوية, طاقة الرياح, والطاقة الشمسية, لا تمثل سوى نسبة صغيرة من إجمالي الطاقة. حتى في معدل التنمية الأكثر تفاؤلا, من المستحيل استبدال الطاقة الأحفورية واحتلال موقع مهيمن على الأقل من قبل 2050 . Since my country became a net oil importer in 1993, my country’s crude oil consumption has increased at an average annual rate of 5.77%, and has become the world’s second largest crude oil consumer. According to the predictions of the International Energy Agency (IEA) and the US Energy Information Administration (EIA), By 2030, my country’s demand for oil and gas will basically be about 800 million tons of crude oil and about 200 billion m3 of natural gas. China’s “Twelfth Five-Year Plan” plans for oil and gas equivalent: China National Petroleum Corporation’s 400 مليون طن, of which overseas exploration accounts for 50%, domestic key mining Songliao, Ordos, Xinjiang, Bohai Bay and Sichuan-Chongqing areas; China Petrochemical Corporation plans The production equivalent is 110 مليون طن; that of China National Offshore Oil Corporation is 100 مليون طن. أثناء ال “Twelfth Five-Year Plan” فترة, the average annual demand for oil well pipes is about 3.2 مليون طن. Oil well pipes are important materials and equipment necessary for oil and gas exploration and development, and account for an average of 20% إلى 30% of the entire well construction cost. The process of oil and gas industry exploration and development is the process of using and consuming oil well pipes in large quantities. Before the 1980s, all or mainly oil well pipes used in my country relied on imports. Until 1998, the localization rate of oil well pipes in my country reached 85% [9]. في الوقت الحاضر, my country’s oil well pipe production capacity has reached 10 مليون طن, and the production capacity is seriously overcapacitated. فيما بينها, the production capacity of enterprises with steelmaking + صناعة الأنابيب + pipe processing capabilities is about 5.5 مليون طن, such as Tianjin Steel Pipe Group Co., Ltd., الصلب أبتير, Hengyang Valin Steel Pipe Co., Ltd., شركة Pangang Group Chengdu Steel Vanadium Co., Ltd., شركة وشى سيمليس لصناعة الأنابيب البترولية الخاصة, Ltd., إلخ; شركات تصنيع الأنابيب + قدرات معالجة الأنابيب لديها قدرة إنتاجية تبلغ حوالي 1.3 مليون طن, مثل شركة باوجى لأنابيب الصلب البترولية., Ltd.; الطاقة الإنتاجية للشركات ذات القدرة على معالجة الأنابيب على وشك 3.2 مليون طن, مثل مختلف شركات معالجة حقول النفط.

على خلفية الطاقة الفائضة الخطيرة لأنابيب آبار النفط في بلدي, يجب أن يسلط تطوير غلاف الزيت ABTER STEEL HFW الضوء على مزايا صناعة الصلب + صناعة الأنابيب + معالجة الأنابيب ونظام الجودة المتسق, التنمية المتمايزة, وتنفيذ العمل في الجوانب التالية:
(1) قم بتوسيع مواصفات وإنتاج غلاف الزيت الفولاذي H40 لتلبية الطلب على غلاف الزيت الاقتصادي في الضغط المنخفض, مناطق النفط والغاز منخفضة النفاذية.
(2) Expand the specifications and output of M65, L80-1, N80-Q and P110 steel grade oil casing pipes to meet the needs of oilfields to reduce costs and increase efficiency.
(3) Research and develop large-diameter thick-walled K55 steel grade oil casing to meet the needs of specific foreign markets.
(4) Research and develop high anti-extrusion oil casing, such as 80-TT, to meet the demand for economical high anti-extrusion casing in oilfields.
(5) Research and develop corrosion-resistant petroleum casing, such as 80S, 90S and 95S, to meet the demand for economical corrosion-resistant casing in oilfields.