一种Monel400无缝管的制备工艺的制作方法

本发明涉及无缝管，尤其涉及一种monel 400无缝管的制备工艺。

背景技术：

1、深层及非常规油气资源的勘探开发是当前国家能源战略的重点发展方向，高温高压、高含h2s/co2、酸化压裂、注气等苛刻环境油气井及深层、深海、页岩油气等复杂地层油气井数量越来越多，进而导致石油天然气管材服役的地层条件和介质环境变得更为苛刻复杂。

2、无缝管是由整块金属通过穿孔、拔制或轧制制成，因此没有钢带焊接接头，避免了钢带焊接可能引入的缺陷和弱点。这使得无缝管在承受高压和高温的环境下更为可靠。目前无缝管的材质主要为ncoloy 825合金、316l不锈钢。然而，以上材质制备的无缝管在井下含氧、含硫化氢、许多强碱、强酸、盐水和含多种腐蚀性介质的高温环境中表现并不理想，甚至无法正常使用，制约了油气领域资源开采率

3、蒙乃尔(monel)材料是一种在海水、化学溶剂、氨硫氯、氯化氢、各种酸性介质如硫酸、氢氟酸、盐酸、磷酸、有机酸，碱性介质、盐和熔融盐中均具有良好耐腐蚀性能的镍基合金材料。同时monel 400还具有良好的机械性能、焊接性能和使用温度范围广泛等优点。但由于单相固溶体ni-cu合金具有面心立方晶格结构，导致monel材料的热性、抗气孔能力差，在焊接局部加热和冷却的条件下，接头会形成较大的拉应力进而产生焊缝凝固裂纹，导致焊接困难，且焊接完成后的无缝管无法满足苛刻作业环境的要求。同时monel无缝管坯料成型过程中易出现枝晶偏析，影响后续轧制和拉拔过程，因此蒙乃尔无缝管的实际生产存在一定困难，导致其在深层及非常规油气资源的勘探开发中使用受限。

4、因此，有必要研发一种monel无缝管的制备工艺以克服现有工艺中存在的焊接与成型中存在的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种monel 400无缝管的制备工艺，通过限定原坯料中元素的含量结合冷轧、固溶热处理、氩弧焊、拉拔—热处理工艺，克服了monel材料在焊接与成型过程中存在的问题，最终得到了一种接头无裂纹、成型过程中无明显偏析的monel无缝管。

2、本发明所述monel 400无缝管的制备工艺包括以下步骤：

3、s1、monel 400原坯料冷轧后进行固溶热处理；

4、本发明采用冷轧的方式避免高温加工，可以减少氧化和其它表面缺陷的产生，同时提供更高的尺寸精度和几何形状精度。

5、冷轧后进行固溶热处理能够消除加工硬化。

6、s2、冷轧至目标管径和壁厚后，进行单根坯料之间的对接焊接；

7、s3、对接完成后进行多次拉拔—热处理，最后一次拉拔—热处理工艺结束后，冷却，得到monel 400无缝管。

8、拉拔工艺相较于轧制来说，速度更快，工序更短，能更好地尺寸进行控制，热处理能消除拉拔过程中的残余应力和加工硬化，热处理炉中及管内保护气均为氮气。为了消除枝晶偏析，使组织呈均匀的γ晶粒。

9、进一步地，所述monel 400原坯料中各元素的含量如下：c：≤0.3，si：≤0.5，mn：≤2，s：≤0.024，fe：≤2.50，cu：28.0～34.0，余量为ni及不可避免的杂质。

10、进一步地，所述冷轧过程中轧制送进量为1～4mm/次，速度为60～120次/min。

11、进一步地，所述固溶热处理温度为800℃，保温时间为4.5min，冷却方式为快冷(外部包覆水氛围中空冷)，冷却速度为冷却段18m，冷却时间4.5min。

12、进一步地，所述对接焊接采用氩弧焊，所述焊接峰值电流为60a±10a，基值电流为25a±3a。

13、进一步地，所述氩弧焊在纯氩气气氛下进行，以便严格控制熔池中的氢、氧、氮等有害气体，避免因monel 400抗气孔能力差而产生气孔。

14、进一步地，所述拉拔—热处理工艺的循环次数为7次。

15、进一步地，所述拉拔变形量为69.94％。

16、进一步地，所述热处理温度为800℃，保温时间为4.5min，冷却方式为快冷(外部包覆水氛围中空冷)，冷却速度为冷却段18m，冷却时间4.5min。

17、进一步地，所述热处理在氮气气氛下进行以防止硫化或氧化问题的产生。

18、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

19、本发明克服了monel焊缝开裂以及成型过程中的枝晶偏析问题，得到了一种可用于深层及非常规油气资源勘探开发中的monel 400无缝管。

20、本发明的monel 400无缝管管体抗拉强度＞480mpa，屈服强度＞195mpa，伸率＞35％。

21、本发明的monel 400无缝管具有良好的耐腐蚀性能，对其进行抗hic开裂、抗ssc开裂、95％n2+5％o2的腐蚀速率对比试验，未出现hic、ssc开裂，表现出了极高的耐蚀性能。

技术特征：

1.一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述monel400原坯料中各元素的含量如下：c：≤0.3，si：≤0.5，mn：≤2，s：≤0.024，fe：≤2.50，cu：28.0～34.0，余量为ni及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述冷轧过程中轧制送进量为1～4mm/次，速度为60～120次/min。

4.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述固溶热处理温度为800℃，保温时间为4.5min，冷却方式为快冷，冷却速度为冷却段18m，冷却时间4.5min。

5.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述对接焊接采用氩弧焊，所述焊接峰值电流为60a±10a，基值电流为25a±3a。

6.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述氩弧焊在纯氩气气氛下进行。

7.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述拉拔—热处理工艺的循环次数为7次。

8.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述拉拔变形量为69.94％。

9.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述热处理温度为800℃，保温时间为4.5min，冷却方式为快冷，冷却速度为冷却段18m，冷却时间4.5min。

10.根据权利要求1所述的一种monel 400无缝管的制备工艺，其特征在于，所述热处理在氮气气氛下进行。

技术总结本发明提供了一种Monel 400无缝管的制备工艺，涉及无缝管技术领域。本发明通过特定的冷轧、固溶热处理、氩弧焊和拉拔—热处理工艺，克服了Monel材料在焊接与成型过程中的困难，如焊缝凝固裂纹和枝晶偏析，从而制得无裂纹、无明显偏析的Monel 400无缝管。不发明的无缝管具有优异的机械性能和耐腐蚀性，适用于苛刻的油气井环境。该无缝管管体抗拉强度大于480MPa，屈服强度大于195MPa，伸率大于35％，并在抗HIC和SSC开裂试验中表现出极高的耐蚀性能，解决了深层及非常规油气资源勘探开发中遇到的高温高压和腐蚀性环境下的管材使用问题。技术研发人员：高润秋,武文斌,刘月明,王浩林,段建良受保护的技术使用者：信达科创（唐山）石油设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11