热轧钻铤用无缝钢管的工艺实践

村敝艺35热轧钻铤用无缝钢管的工艺实践陈洪琪，李培达，朱人君，肖雁，袁文宽，朱海涛(天津钢管集团股份有限公司，天津300301)摘要：石油开采用钻铤的使用环境恶劣，因此对其性能要求高，而采用传统生产工艺制造钻铤用管，加工周期长，成本高。介绍了采用Asel轧管机组生产钻铤用无缝钢管的工艺开发过程以及钻铤用厚壁管轧制过程的变形量分配，通过工艺参数优化，解决生产中的工艺控制难点，实现稳定轧制。关键词：Asel轧管机组；厚壁钻铤管；二次斜轧成套工艺技术中图分类号：TE9212：T3文献标识码：B0121(090—050．G35文章编号：10—3120)503—4ManufaCturingProcessPracticeofHot—roledSeamlessSteelPipeasStockforDrilColarChenHongqi，LiPeida，ZhuRenjun，XiaoYan，YuanWenkuan，ZhuHaitaojnPiopCr．t，Tini03，Cia)(TianipeGruop，Ld．ajn301hnAbstract：Duetotheharshoperationconditionsofthedrilcolarinoilexploration．stringentcriteriaisputfowadfrpfrnchronvtoalmanatrngpresfhedicorftesshdia—rroeromaeteeLThecoeninufcuiocsortrllaeaurucsdvantagesasratherlongprocessingcycleandlowcosteficiency．ElaboratedinthearticlearethemanufactureofseaestelpeordrlcortckppoewihAsepemiovrngssettrcsmlssepisfilasourstslpil，ceiuchapcsashepoesR＆D，..thedeformationdistributionduringtherolingprocessofthedrilcolar-purposedheavy-walpipeandoptimizationoftheprocesparameterswhichcrashesthehardnutsofprocesscontrolforthepurposeofrolingconsistency．..Keywords：Asselpipemil；Heavy-walpipeasdrilcolarstock；Completeprocesstechnologyofsec·..ondaryrotary—roling0引言具，进行内孔的加工，其加工工艺周期长，废品率钻铤在石油开采中因用在环境恶劣的油井最底高。加工中有近1／3的金属被掏空成铁屑。整个过层(图1)，对其各项性能指标的要求非常高。国内程加工成本高．限制了企业产能的提高。外的加工企业在生产钻铤时，采用传统的生产工艺若直接采用热轧方法．把连铸圆管坯经加热、流程：电炉炼钢、铸锭，然后将钢锭轧制或锻造成穿孔、Asel轧管以及定(减)径工序轧制成一定规圆管坯，退火后经深孔镗床加工成所需规格的钢格的钢管，则简化了传统的加工工序，提高了加工管，再制成钻铤。加工过程中需对钢锭开坯或锻效率和金属收得率，降低了加工成本。因此，采用造，以满足对性能的要求；需购置深孔镗床和刀此工艺方法生产钻铤用无缝钢管具有显著的经济效益和社会效益。获国家发明专利(专利号：ZL200710056684．7；证1钻铤用无缝钢管的主要技术指标[]书号：第499507号)1)材质本项目获2008年度天津市科技进步二等奖(证书编号：2008JB一2—034一R．)钻铤用无缝钢管的材质为45MnCrMo钢。陈洪琪(1969一)，男，工程师，从事钢管的生产和工2)长度5n。艺研究工作。钻铤用无缝钢管的长度要求：／9．lSTEELPIPEOct．2009，Vo1．38，No．5钢管2009年10月第38卷第5期翩管靳I艺1一加重钻杆2一钻铤3一钻头图1钻铤示意3)几何尺寸钻铤用无缝钢管的几何尺寸执行协议标准，其尺寸公差见表1(以中121mmx37mm规格为例)。表1钻铤用管尺寸公差mm2钻铤用无缝钢管技术开发难点1)钢管壁厚系数钢管的壁厚系数较大(SDO3)／=-。因此其内表面易产生内六方缺陷。2)轧制长度按照技术协议要求，成品交货长度应≥9．5m，..～＼..管坯准备环彤炉加热定径因此轧制长度应控制在1051．．～08m。为此选用0210mix0n320mm管坯3)变形量产品的材质为中碳合金．其金属的变形抗力较大，轧机负荷大，因此需要合理分配总变形量到各个机组4)管坯化学成分及钢管I生能因使用连铸坯，钢管热处理后的性能要达到使用轧坯的水平，需要调整管坯的化学成分控制精度和热处理制度。钢管热处理后的力学性能指标见表2。表2钢管热处理后的力学性能屈服强度抗拉强度伸长率布氏硬度横向冲击功(10mm，MPaR／MPa％..HBxl0mm，室温)JA／／≥758≥965≥13285—341≥543生产工艺技术的开发[]3．1钻铤用无缝钢管生产工艺流程天津钢管集团股份有限公司Asel热轧无缝钢管生产线的核心设备是从德国曼内斯曼·米尔公司引进的具有世界先进水平的新型Asel轧管机组，..与之配套的有中径为21m的环形加热炉、锥型辊穿孔机、14机架三辊微张力定(减)径机、4组链式冷床，以及相应的精整设备与检测设备。其主要生产工艺流程如图2所示。该生产线的产品直径为114～219mm。壁厚为6．-50mm，长度为601．05．..．～25m。钻铤用无缝钢管生产工艺流程为：管坯准备一环形炉加热一穿孔一轧管一定(减)径一冷却一矫直(温矫)切头尾一人工检验一无损探伤一入库。争穿孔轧管图2Asel轧管机组主要生产工艺流程示意STEELPIPEOct．2009，Vo1．38，No．53．2变形工艺要点1)管坯准备将一端定心的45CMo钢中21nx0Mnr0mi320mm管坯按照工艺要求装炉。2)变形工艺变形工艺为：穿孔一Asel轧管机轧制一减径定径。穿孔机毛管壁厚偏差控制在3mm内；As．..sel轧管机的送进角设定为4。；定(减)径机孔型采用圆孔型系列。3)变形量分配变形后钢管(坯)尺寸如下：管坯／ram210x3200毛管／mm202～205x40x5240—5330荒管／mm中165～170x37x7025～7300成品管／mm121x37xl1100为适应q21mmx7mm超厚壁钢管的生产，b13对现有穿孔、Assel轧制工具及定(减)径孔型进行了重新设计。3．3工艺难点由于采用中210mm管坯生产，从管坯直径和成品管直径的比较可以看出，总的变形量要求穿孔和轧管工序实现缩径轧制。因此需合理分配各机组变形量，以实现穿孔等径或略缩径，穿孔后毛管的外径一般控制在203～205mm；Asel轧管机采用较大缩径轧制，减径率达18．8％；定(减)径机为14机架三辊微张力定(减)径机，总减径量为46mm，..减径率达274．％。4生产工艺实践4．1管坯加热情况为保证管坯加热均匀，加热时间≮180min，..加热温度按照工艺要求执行，管坯穿孔后毛管温度一般在1280～1300℃。从管坯穿孔后温度可知，..管坯加热温度可以满足穿孔变形的需要，穿孔后毛管的壁厚也比较均匀。由此可以判定，加热温度比较均匀，制定的加热制度是合理的。4．2轧制情况穿孔后毛管外径控制在20～01rl225／ti，壁厚控制在40～42mm，此时的穿孔机轧制电流为2600～2800A．比轧制150mm同种材质的管坯电流提高了近400A，但仍在设备承受能力范围内。Assel轧管机配置90mm芯棒，其插棒间隙陈洪琪等：热轧钻铤用无缝钢管的工艺实践毹警箭I艺37达到30mm左右．试轧顺利通过，实现了缩径轧制的目的，保证了定(减)径机对荒管人口直径的要求。定(减)径机在轧制45MnCrMo钢的过程中，主电机及叠加电机的负荷集聚升高，其主电机峰值达1850A，叠加电机峰值达70A；同时定(减)径机出现过载—..—主电机降转的现象。且钢管内表面内六方缺陷较为严重。4．3工艺措施根据Asel轧管机组生产线及产品结构特点，..有效控制穿孔毛管直径及Assel轧管机轧制后的荒管直径，以此确保定(减)径机的负荷不过载，将定(减)径机总减径量控制在26％的范围内；调整孔型相关参数，将椭圆度系数控制在1．202以内；合理分配减径量。将单机架的最大压下量控制在4．0mm以内、宽展量呈递减趋势。按上述要求重新设计一套A1T孔型系列，以此起到减弱钢管内六方的形成趋势[。根据变形参数、轧制电流大小及速度波动情况对定(减)径机轧制速度进行重新测试验证；确定了最佳的叠加轧制速比[。针对试轧过程中出现的定(减)径机过载(主电机降转)问题，重点对定径机设备能力及设置进行保护，实施了监控调整。通过采取上述技术措施。最终将主电机的负荷有效地控制在1450A以下．叠加电机的负荷有效地控制在550A以下，实现了钢管的稳定轧制。5产品质量检验结果及分析采取工艺技术措施后钢管的几何尺寸抽查结果见表3。由表3可知，钢管尺寸精度均满足SY／T5144—1997标准要求。6结论(1)通过自主研发和工艺创新，开发出独具特色的二次斜轧工艺等一系列成套工艺技术，具有新颖性．处于国内领先水平。(2)经检验，采用210mm管坯开发生产出的1nx7m／q钻铤用无缝钢管的几何尺寸21mi3l精度、表面质量及外形均符合技术协议要求，制作的成品钻铤满足sY／T5144—1997标准要求，具有很好的市场前景。(3)成功开发的l21mmx37mm等规格钻铤用无缝钢管，填补了天津市冶金产品的空白，并钢管209年10月第38卷第5期38制管箭I艺表3钢管几何尺寸实测值抽查结果mm通过天津市科学技术委员会高新技术成果转化中心组织的新产品鉴定。(4)Assel轧管机组采用二次斜轧成套工艺技术，已累计生产各种规格的钻铤用无缝钢管8000余吨，社会效益和经济效益显著。7参考文献[1Y／4—19．..s．97]ST5197钻铤I119．..[2]钟锡弟，伍家强，庄刚，等．现代219mm阿塞尔轧管机组的生产装备技术[J]．钢管，207，36(4)：28—32．..[3]王宁．张力减径机椭圆孔型设计方法[J]_宝钢技术，1990(3)：16-18．..[4]李长穆．现代钢管生产[M]．北京：冶金工业出版社，..1984：..l33-136．..(收稿日期：209—06—29)●信息中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会五届五次年会暨学术研讨及技术交流会拟于2009年12月在湖南衡阳召开为了认真贯彻党的‘十七大”和中央经济工作会议精神，学习实践科学发展观，加强钢管行业学术与技术交流，准确把握中国钢管工业的现状和发展方向，迎接全球金融危机的挑战，推进我国钢管行业持续健康发展，根据2o08年天津会议决定，中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会五届五次年会暨学术研讨及技术交流会拟于2OO9年l2月在湖南省衡阳市召开。会议交流内容如下；．..产品结构调整、提高产品附加值、开发新产品方面的成果．..采用新工艺，新技术，新装备，实现产品升档、升级方面的成果-钢管生产及检测装备国产化方面的成果(中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会秘书处)欧盟决定对中国产无缝钢管征收39．2％的正式反倾销税据有关网站报道，2009年9月24日，欧盟决定对产自中国的无缝钢管征收为期5年的正式反倾销税，税率高达3920．l的无缝钢管。正式反倾销税是在为期6个月的临时关税(到期．％，适用于圆截面和外径不超过464mi4月8日公布)后实施的，上述决定从欧盟官方刊物上公布之日起开始生效，相关刊物定于10月8日之前发表209年17700月6日，欧盟部长理事会发布公告，裁定中国输欧无缝钢管对欧盟相关产业构成损害威胁，决定征收1．％..一．％的最终反倾销税尽管欧盟领导人此前多次承诺反对保护主义，但今