本發(fā)明涉及陸地及海洋油氣井用管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管及其制造方法。

背景技術(shù)：

連續(xù)油管不同于常規(guī)螺紋連接的油管，其是一種纏繞在滾筒上，可連續(xù)下井或起出的單根長達數(shù)千米的無接頭油管。連續(xù)油管技術(shù)是當(dāng)前國際上較為先進的技術(shù)，由于其作業(yè)成本低、簡單省時、安全可靠等優(yōu)越性能，而被廣泛應(yīng)用于沖砂、洗井、測井、完井、鉆井等多個領(lǐng)域。

隨著油氣田的持續(xù)開發(fā)，超深、高溫、高壓、高含水率、高腐蝕性油井日益增多，連續(xù)油管的作業(yè)工況日益惡化，油氣層的開采難度增大、產(chǎn)能降低?，F(xiàn)有的連續(xù)油管，已不能完全滿足連續(xù)油管經(jīng)濟、高效、安全、可靠的作業(yè)需求。常規(guī)的低等級連續(xù)油管(ct70、ct80、ct90)因材料限制，在井下，受到點蝕、應(yīng)力腐蝕、co2、cl-、ssc、hic等各種腐蝕作用，現(xiàn)場斷裂事故頻發(fā)；ct100及以上等級高強度連續(xù)油管，雖具有較好的抗疲勞性能，卻隨著強度等級的提高耐腐蝕性嚴(yán)重降低，其硬度均超出了美國腐蝕協(xié)會nacemr0175標(biāo)準(zhǔn)的防硫化氫要求(硬度不得超出22hrc)，抗腐蝕性較差，尤其不能應(yīng)用于含硫化氫環(huán)境；其它不銹鋼連續(xù)油管、鈦合金連續(xù)油管雖具有基本的耐腐蝕性能，但是制造成本較高(一般為碳鋼連續(xù)油管的3-8倍)，而難以大范圍推廣應(yīng)用。近幾年新研究的復(fù)合材料連續(xù)油管，為編織纖維材料，同樣制作成本巨大，且其不能承受壓力載荷，性能也不能完全滿足連續(xù)油管的現(xiàn)場作業(yè)需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述問題提供一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管及其制造方法，本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管強度高、塑韌性好、耐腐蝕且經(jīng)濟性好。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管，它包括基層和復(fù)合層，所述基層和復(fù)合層冶金結(jié)合在一起；其中基層為碳鋼或低合金鋼層，復(fù)合層為耐蝕合金層。

進一步優(yōu)化方案為，所述復(fù)合層設(shè)置在基層的內(nèi)表面或外表面形成單層復(fù)合層連續(xù)油管。

進一步優(yōu)化方案為，所述復(fù)合層設(shè)置在基層的內(nèi)表面和外表面形成內(nèi)外復(fù)合層連續(xù)油管。

進一步優(yōu)化方案為，所述基層中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c0.06％-0.23％、mn0.5％-2.1％、p≤0.02％、s≤0.005％、si0.15％-0.5％、cr0.35％-1.6％、mo0.02％-0.3％、ni0.05％-0.97％、cu0.1％-0.5％、nb+ti+v≤0.2％、fe余量。

進一步優(yōu)化方案為，所述復(fù)合層為奧氏體不銹鋼層，奧氏體不銹鋼層中各組分及質(zhì)量百分比如下：c≤0.03％、mn0.3％-1.8％、p≤0.035％、s≤0.03％、si0.15％-0.65％、cr16.0％-18.0％、mo2.5％-3.0％、ni10.0％-14.0％、fe余量。

進一步優(yōu)化方案為，所述復(fù)合層為雙相不銹鋼層，雙相不銹鋼層中各組分及質(zhì)量百分比如下：c≤0.03％、mn0.6％-9.0％、p≤0.030％、s≤0.02％、si0.15％-0.85％、cr15.0％-23.0％、mo0.5％-3.5％、ni1.5％-6.5％、n0.14％-0.30％、fe余量。

進一步優(yōu)化方案為，所述復(fù)合層為鈦合金層，鈦合金層中各組分及質(zhì)量百分比如下：n≤0.03％、c≤0.08％、h≤0.015％、fe≤0.3％、o≤0.18％、mo0.2％-0.4％、ni0.6％-0.9％、ti余量。

一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的制造方法，包括如下的步驟：

(1)基層的制造方法如下：以鋼為原料，首先通過電爐冶煉，后續(xù)經(jīng)過鋼包精煉,最后通過真空脫氣處理以提高鋼鐵純度并降低有害元素及雜質(zhì)含量；通過結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、結(jié)晶器非正弦振動技術(shù)、鑄坯輕壓下技術(shù)進行連鑄成坯；通過控制軋制技術(shù)和冷卻技術(shù)獲得晶粒度astmgrade11或更細的的低碳低合金鋼卷來加工成基層；所述低碳低合金鋼卷中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c0.06％-0.23％、mn0.5％-2.1％、p≤0.02％、s≤0.005％、si0.15％-0.5％、cr0.35％-1.6％、mo0.02％-0.3％、ni0.05％-0.97％、cu0.1％-0.5％、nb+ti+v≤0.2％、fe余量；

(2)復(fù)合層的制造方法如下：由于井下腐蝕環(huán)境的不同，根據(jù)不同的腐蝕條件優(yōu)選以下不同的復(fù)合層材料加工成復(fù)合層；

a、復(fù)合層材料為奧氏體不銹鋼，其對酸、堿、鹽及海洋性腐蝕環(huán)境均具有良好的抵抗力，奧氏體不銹鋼中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c≤0.03％、mn0.3％-1.8％、p≤0.035％、s≤0.03％、si0.15％-0.65％、cr16.0％-18.0％、mo2.5％-3.0％、ni10.0％-14.0％、fe余量；

b、復(fù)合層材料為雙相不銹鋼，其具有優(yōu)良的耐腐蝕性尤其是具備極強的耐應(yīng)力腐蝕、耐點蝕能力，雙相不銹鋼中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c≤0.03％、mn0.6％-9.0％、p≤0.030％、s≤0.02％、si0.15％-0.85％、cr15.0％-23.0％、mo0.5％-3.5％、ni1.5％-6.5％、n0.14％-0.30％、fe余量；

c、復(fù)合層材料為鈦合金，其對酸蝕、點蝕、應(yīng)力腐蝕具有較強的抵抗力，在堿、氯化物、硫酸等腐蝕性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐腐蝕能力，鈦合金中各組分及質(zhì)量百分比如下：n≤0.03％、c≤0.08％、h≤0.015％、fe≤0.3％、o≤0.18％、mo0.2％-0.4％、ni0.6％-0.9％、ti余量；

(3)基層和復(fù)合層的復(fù)合方法如下：加工基層與兩復(fù)合層待復(fù)合面，使其露出新鮮金屬光澤并保持一定的表面粗糙度，將待復(fù)合面相對疊加，通過惰性氣體保護或真空電子束技術(shù)對兩復(fù)合界面進行保護，將待復(fù)合板加熱到1200℃-1300℃進行高溫軋制復(fù)合實現(xiàn)基層與復(fù)合層冶金層面的緊密結(jié)合；精整、切邊處理獲得寬度為1.0m-1.5m、長度為61m-900m、單側(cè)耐蝕層厚度為0.5mm-2mm、整體厚度為2mm-8mm的復(fù)合鋼卷；

(4)根據(jù)待制連續(xù)油管的外徑要求，將上述復(fù)合鋼卷縱剪獲得寬度70mm-300mm的鋼帶卷，縱剪的鐮刀彎不大于0.5mm/m、縱剪毛刺高度不超過1％材料厚度；鋼帶卷通過卷曲并經(jīng)過直縫焊接形成復(fù)合鋼材連續(xù)油管，所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管焊接完成后經(jīng)過熱處理形成單側(cè)耐蝕層厚度0.5mm-2mm、整體壁厚2mm-8mm的復(fù)合鋼材連續(xù)油管。根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金的不同，優(yōu)選如下方式對焊接成的復(fù)合鋼材連續(xù)油管進行熱處理：a、加熱到850℃-980℃，空冷處理；b、加熱到1000℃-1150℃，并迅速水冷，然后加熱到120℃-280℃空冷處理；c、加熱到600℃-800℃，空冷處理。

進一步優(yōu)化方案為，所述步驟(4)中根據(jù)連續(xù)油管長度的要求，可以將70mm-300mm的鋼帶卷通過鋼帶對焊的方式將鋼帶接長以達到制管要求總長度的復(fù)合鋼材連續(xù)油管，具體方法如下：

a、復(fù)合層設(shè)置在基層的內(nèi)表面或外表面的單側(cè)復(fù)合層連續(xù)油管，焊接前將待對接的復(fù)合鋼卷帶端部加工成v型坡口，采用等離子焊接或氬弧焊先焊接基層，然后修磨復(fù)合層焊口、焊接復(fù)合層，正反面焊接均需采用惰性氣體保護，焊接完成后，清理、打磨去除焊縫余高；復(fù)合層設(shè)置在基層的內(nèi)表面和外表面的內(nèi)外復(fù)合層連續(xù)油管，焊接前將待對接的復(fù)合鋼卷帶端部加工成i型坡口，采用等離子焊接或氬弧焊進行焊接基層和復(fù)合層，正反面焊接均采用惰性氣體保護，焊接完成后，清理、打磨去除焊縫余高；

b、焊接完成后將鋼帶對接焊縫進行熱處理，根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金的不同，優(yōu)選如下方式進行熱處理：進行800℃-950℃加熱并空冷處理、1000℃-1150℃加熱并空冷處理或500℃-800℃加熱并空冷處理。按照上述流程依次進行鋼帶對接，直至達到制管要求總長度。

c、接長的鋼帶通過漸變成型的方式卷曲成型，并經(jīng)高頻電阻焊或激光焊進行直焊縫焊接，焊接完成后經(jīng)過熱處理形成復(fù)合鋼材連續(xù)油管，所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管焊接過程需采用惰性氣體保護，同時為保證焊縫擠壓量及焊接后連續(xù)油管復(fù)合層厚度將鋼帶邊緣坡口設(shè)計為v型、倒v型或x型并配合調(diào)整焊縫擠壓輥；所述內(nèi)層復(fù)合連續(xù)油管的鋼帶邊緣加工成倒v型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥、減小內(nèi)毛刺擠壓量，使內(nèi)毛刺金屬形變流線角較外毛刺低5°-10°；所述外層復(fù)合連續(xù)油管的鋼帶邊緣加工成v型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥、減小外毛刺擠壓量，使外毛刺金屬形變流線角較內(nèi)毛刺低5°-10°；所述內(nèi)外層復(fù)合連續(xù)油管的鋼帶邊緣加工成x型坡口；最終，焊接成單側(cè)耐蝕層厚度0.5mm-2mm、整體壁厚2mm-8mm的復(fù)合鋼材連續(xù)油管。根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金的不同，優(yōu)選如下方式對焊接成的復(fù)合鋼材連續(xù)油管進行熱處理：a、加熱到850℃-980℃，空冷處理；b、加熱到1000℃-1150℃，并迅速水冷，然后加熱到120℃-280℃空冷處理；c、加熱到600℃-800℃，空冷處理。

較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明設(shè)計專門的基層、復(fù)合層材料，采用特殊工藝將碳鋼或低合金鋼與耐蝕合金進行復(fù)合，通過開發(fā)的復(fù)合鋼材制管工藝，合理的進行焊接、熱處理獲得一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型連續(xù)油管。解決了現(xiàn)有低碳低合金鋼連續(xù)油管、耐蝕合金連續(xù)油管、復(fù)合材料連續(xù)油管的不足。

本發(fā)明的復(fù)合鋼材連續(xù)油管具有強度高、塑韌性好、耐腐蝕、成本低、經(jīng)濟性好的特點：

(1)本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管復(fù)合層為耐蝕合金材料，使油管具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，有效解決了普通低碳鋼或低合金鋼連續(xù)油管耐蝕性能不足的問題。

(2)本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管基層通過特殊的冶煉、軋制、冷卻工藝制造，組織細小均勻(晶粒度astmgrade11或更細)并配合連續(xù)油管熱處理工藝，使連續(xù)油管具有高強度、高塑性、高韌性的特點，有效提高連續(xù)油管彎曲疲勞壽命。

(3)本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管的基層材料為普通低碳低合金鋼，成本較低(僅為常規(guī)不銹鋼連續(xù)油管、鈦合金連續(xù)油管的20％-40％)，有效克服了常規(guī)耐蝕合金連續(xù)油管因成本過高而難以推廣應(yīng)用的缺點。

(4)本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管包括內(nèi)層復(fù)合連續(xù)油管、外層復(fù)合連續(xù)油管及內(nèi)外復(fù)合連續(xù)油管，復(fù)合層材料種類包括奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、鈦合金等，可適應(yīng)不同的腐蝕工況，應(yīng)用靈活、范圍廣，便于推廣應(yīng)用。

(5)本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管同時具備較高的強度、較好的塑性、韌性、耐腐蝕性能，為一種經(jīng)濟性好的高性能、高彎曲疲勞壽命、高耐腐蝕性連續(xù)油管。

附圖說明

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

圖1是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的內(nèi)層復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的外層復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的內(nèi)外復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的單側(cè)復(fù)合層鋼帶對接坡口結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的基層材料組織示意圖。

圖6是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的基層與復(fù)合層的緊密結(jié)合組織示意圖。

圖7是本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管漸變成型示意圖。

圖中符號說明：1、基層；2、復(fù)合層。

具體實施方式

具體實施例如下：

請參照圖1-3所示，一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管，它包括基層1和復(fù)合層2，所述基層1和復(fù)合層2冶金結(jié)合在一起；其中基層1為碳鋼或低合金鋼層，復(fù)合層2為耐蝕合金層。所述復(fù)合層2設(shè)置在基層1的內(nèi)表面或外表面形成單層復(fù)合層連續(xù)油管。所述復(fù)合層2設(shè)置在基層1的內(nèi)表面和外表面形成內(nèi)外復(fù)合層連續(xù)油管。

所述基層1中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c0.06％-0.23％、mn0.5％-2.1％、p≤0.02％、s≤0.005％、si0.15％-0.5％、cr0.35％-1.6％、mo0.02％-0.3％、ni0.05％-0.97％、cu0.1％-0.5％、nb+ti+v≤0.2％、fe余量。

所述復(fù)合層2為奧氏體不銹鋼層，奧氏體不銹鋼層中各組分及質(zhì)量百分比如下：c≤0.03％、mn0.3％-1.8％、p≤0.035％、s≤0.03％、si0.15％-0.65％、cr16.0％-18.0％、mo2.5％-3.0％、ni10.0％-14.0％、fe余量。

所述復(fù)合層2為雙相不銹鋼層，雙相不銹鋼層中各組分及質(zhì)量百分比如下：c≤0.03％、mn0.6％-9.0％、p≤0.030％、s≤0.02％、si0.15％-0.85％、cr15.0％-23.0％、mo0.5％-3.5％、ni1.5％-6.5％、n0.14％-0.30％、fe余量。

所述復(fù)合層2為鈦合金層，鈦合金層中各組分及質(zhì)量百分比如下：

n≤0.03％、c≤0.08％、h≤0.015％、fe≤0.3％、o≤0.18％、mo0.2％-0.4％、ni0.6％-0.9％、ti余量。

一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的制造方法，包括如下的步驟：

(1)基層的制造方法如下：以廢鋼為原料，首先通過電爐冶煉，后續(xù)經(jīng)過鋼包精煉,最后通過真空脫氣處理以提高鋼鐵純度并降低有害元素及雜質(zhì)含量；通過結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、結(jié)晶器非正弦振動技術(shù)、鑄坯輕壓下技術(shù)進行連鑄成坯；通過控制軋制技術(shù)和冷卻技術(shù)獲得晶粒度astmgrade11或更細的的低碳低合金鋼卷來加工成基層；所述低碳低合金鋼卷中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c0.06％-0.23％、mn0.5％-2.1％、p≤0.02％、s≤0.005％、si0.15％-0.5％、cr0.35％-1.6％、mo0.02％-0.3％、ni0.05％-0.97％、cu0.1％-0.5％、nb+ti+v≤0.2％、fe余量；

(2)復(fù)合層的制造方法如下：由于井下腐蝕環(huán)境的不同，根據(jù)不同的腐蝕條件優(yōu)選以下不同的復(fù)合層材料加工成復(fù)合層；

a、復(fù)合層材料為奧氏體不銹鋼，其對酸、堿、鹽及海洋性腐蝕環(huán)境均具有良好的抵抗力，奧氏體不銹鋼中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c≤0.03％、mn0.3％-1.8％、p≤0.035％、s≤0.03％、si0.15％-0.65％、cr16.0％-18.0％、mo2.5％-3.0％、ni10.0％-14.0％、fe余量；

b、復(fù)合層材料為雙相不銹鋼，其具有優(yōu)良的耐腐蝕性尤其是具備極強的耐應(yīng)力腐蝕、耐點蝕能力，雙相不銹鋼中各組分及質(zhì)量百分比如下：

c≤0.03％、mn0.6％-9.0％、p≤0.030％、s≤0.02％、si0.15％-0.85％、cr15.0％-23.0％、mo0.5％-3.5％、ni1.5％-6.5％、n0.14％-0.30％、fe余量；

c、復(fù)合層材料為鈦合金，其對酸蝕、點蝕、應(yīng)力腐蝕具有較強的抵抗力，在堿、氯化物、硫酸等腐蝕性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐腐蝕能力，鈦合金中各組分及質(zhì)量百分比如下：n≤0.03％、c≤0.08％、h≤0.015％、fe≤0.3％、o≤0.18％、mo0.2％-0.4％、ni0.6％-0.9％、ti余量；

(3)基層和復(fù)合層的復(fù)合方法如下：加工基層與兩復(fù)合層待復(fù)合面，使其露出新鮮金屬光澤并保持一定的表面粗糙度，將待復(fù)合面相對疊加，通過惰性氣體保護或真空電子束技術(shù)對兩復(fù)合界面進行保護，將待復(fù)合板加熱到1200℃-1300℃進行高溫軋制復(fù)合實現(xiàn)基層與復(fù)合層冶金層面的緊密結(jié)合；精整、切邊處理獲得寬度為1.0m-1.5m、長度為61m-900m、單側(cè)耐蝕層厚度為0.5mm-2mm、整體厚度為2mm-8mm的復(fù)合鋼卷；

(4)根據(jù)待制連續(xù)油管的外徑要求，將上述復(fù)合鋼卷縱剪獲得寬度70mm-300mm的鋼帶卷，縱剪具有嚴(yán)格的技術(shù)要求，需保證鐮刀彎不大于0.5mm/m、縱剪毛刺高度不超過1％材料厚度。鋼帶卷通過卷曲并經(jīng)過直縫焊接形成復(fù)合鋼材連續(xù)油管，所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管焊接完成后經(jīng)過熱處理形成單側(cè)耐蝕層厚度0.5mm-2mm、整體壁厚2mm-8mm的復(fù)合鋼材連續(xù)油管。根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金的不同，優(yōu)選如下方式對焊接成的復(fù)合鋼材連續(xù)油管進行熱處理：a、加熱到850℃-980℃，空冷處理；b、加熱到1000℃-1150℃，并迅速水冷，然后加熱到120℃-280℃空冷處理；c、加熱到600℃-800℃，空冷處理。

本發(fā)明所述步驟(4)中根據(jù)連續(xù)油管長度的要求可以通過鋼帶對焊的方式將鋼帶接長以達到制管要求總長度的復(fù)合鋼材連續(xù)油管，具體方法如下：

a、復(fù)合層設(shè)置在基層的內(nèi)表面或外表面的單側(cè)復(fù)合層連續(xù)油管，如圖1、2所示，焊接前將待對接的復(fù)合鋼卷帶端部加工成v型坡口，其中t1為基層厚度、t2為復(fù)合層厚度，v型坡口角度α為60°，根部間隙c為1mm-2mm，p要大到不熔及到復(fù)合層，鈍邊長度(p+t2)不應(yīng)超過4mm。采用等離子焊接或氬弧焊先焊接基層，然后修磨復(fù)合層焊口、焊接復(fù)合層，正反面焊接均需采用惰性氣體保護，焊接完成后，清理、打磨去除焊縫余高；復(fù)合層設(shè)置在基層的內(nèi)表面和外表面的內(nèi)外復(fù)合層連續(xù)油管，焊接前將待對接的復(fù)合鋼卷帶端部加工成i型坡口，采用等離子焊接或氬弧焊進行焊接基層和復(fù)合層，正反面焊接均采用惰性氣體保護，焊接完成后，清理、打磨去除焊縫余高；

b、焊接完成后將鋼帶對接焊縫進行熱處理，根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金的不同，優(yōu)選如下方式進行熱處理：進行800℃-950℃加熱并空冷處理、1000℃-1150℃加熱并空冷處理或500℃-800℃加熱并空冷處理。按照上述流程依次進行鋼帶對接，直至達到制管要求總長度。

c、接長的鋼帶通過漸變成型的方式卷曲成型，并經(jīng)高頻電阻焊或激光焊進行直焊縫焊接，焊接完成后經(jīng)過熱處理形成復(fù)合鋼材連續(xù)油管，所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管焊接過程需采用惰性氣體保護，同時為保證焊縫擠壓量及焊接后連續(xù)油管復(fù)合層厚度將鋼帶邊緣坡口設(shè)計為v型、倒v型或x型并配合調(diào)整焊縫擠壓輥；所述內(nèi)層復(fù)合連續(xù)油管的鋼帶邊緣加工成倒v型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥、減小內(nèi)毛刺擠壓量，使內(nèi)毛刺金屬形變流線角較外毛刺低5°-10°；所述外層復(fù)合連續(xù)油管的鋼帶邊緣加工成v型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥、減小外毛刺擠壓量，使外毛刺金屬形變流線角較內(nèi)毛刺低5°-10°；所述內(nèi)外層復(fù)合連續(xù)油管的鋼帶邊緣加工成x型坡口；最終，焊接成單側(cè)耐蝕層厚度0.5mm-2mm、整體壁厚2mm-8mm的復(fù)合鋼材連續(xù)油管。根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金的不同，優(yōu)選如下方式對焊接成的復(fù)合鋼材連續(xù)油管進行熱處理：a、加熱到850℃-980℃，空冷處理；b、加熱到1000℃-1150℃，并迅速水冷，然后加熱到120℃-280℃空冷處理；c、加熱到600℃-800℃，空冷處理。

本發(fā)明連續(xù)油管屈服強度在483mpa-931mpa、抗拉強度在551mpa-1034mpa、塑性延伸率≥23％，0℃下低溫沖擊功在72j以上，綜合力學(xué)性能好，耐腐蝕性強。

本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管及其制造方法的具體實施方式如下：

實施例1：

一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的制造方法，所述連續(xù)油管包括內(nèi)基層和外復(fù)合層的外層復(fù)合管，按照連續(xù)油管基層材料化學(xué)成分要求，依次通過電爐(ef)冶煉、鋼包精煉(lf)和真空脫氣(vd)的方式冶煉，精確控制鋼水化學(xué)成分，減少有害非金屬元素及夾雜，通過結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、結(jié)晶器非正弦振動技術(shù)、輕壓下技術(shù)進行連鑄成坯，通過控制軋制及控制冷卻技術(shù)，獲得具有優(yōu)異的組織性能，晶粒度astmgrade12的低碳低合金鋼卷。按照質(zhì)量百分比，其具體化學(xué)成分如下：c0.08％、mn0.75％、p0.010％、s0.002％、si0.30％、cr0.65％、mo0.12％、ni0.15％、cu0.22％、nb+ti+v0.12、fe余量。

根據(jù)井內(nèi)高溫腐蝕環(huán)境及抗酸腐蝕、耐點蝕需求，本實施例所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管在外層復(fù)合層為奧氏體不銹鋼，按照質(zhì)量百分比，復(fù)合層鋼卷化學(xué)成分為：c0.01％、mn0.45％、p0.015％、s0.010％、si0.25％、cr17.5％、mo2.6％、ni11.5％、fe余量。

加工基層與復(fù)合層待復(fù)合面，使其露出新鮮金屬光澤，將待復(fù)合面相對疊加，通過真空電子束技術(shù)，對復(fù)合界面進行保護，將鋼板加熱到1280℃高溫軋制復(fù)合，精整、切邊處理，獲得寬度1.4m、長度450m、耐蝕層厚度0.8mm、整體厚度4.45mm的復(fù)合鋼卷，將鋼卷縱剪成寬度在120mm-180mm的鋼帶分條。將鋼帶端部斜切成45°，加工v型坡口，根部間隙c為1mm，鈍邊長度2.3mm。焊接過程均采用氬氣保護，通過tig填充低碳低合金鋼焊絲焊接基層，修磨復(fù)合層焊口后通過tig填充不銹鋼焊絲進行焊接，焊接完成后，采用專用工具分別打磨去除兩側(cè)焊縫余高。進行850℃加熱并空冷處理，穩(wěn)定復(fù)合層組織，降低基層焊縫硬度、細化晶粒。鋼帶邊緣加工成v型坡口，通過成型機組漸變成型，在氮氣保護狀態(tài)下采用高頻感應(yīng)焊接，調(diào)整焊縫擠壓輥，使得外毛刺流線角在65°、內(nèi)毛刺流線角73°。焊接完成后整管熱處理，感應(yīng)加熱到900℃后空冷。最終連續(xù)油管的屈服強度為495mpa、抗拉強度為578mpa、塑性延伸率為32％，0℃下低溫沖擊功為108.5j。

實施例2：

一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的制造方法，所述連續(xù)油管包括基層和內(nèi)外復(fù)合層的內(nèi)外層復(fù)合管，按照連續(xù)油管基層材料化學(xué)成分要求，依次通過電爐(ef)冶煉、鋼包精煉(lf)和真空脫氣(vd)的方式冶煉，精確控制鋼水化學(xué)成分，減少有害非金屬元素及夾雜，通過結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、結(jié)晶器非正弦振動技術(shù)、輕壓下技術(shù)進行連鑄成坯，通過控制軋制及控制冷卻技術(shù)，獲得組織性能良好，晶粒度astmgrade13的低碳低合金鋼卷。按照質(zhì)量百分比，其具體化學(xué)成分如下：c0.12％、mn0.87％、p0.012％、s0.002％、si0.33％、cr0.75％、mo0.11％、ni0.13％、cu0.28％、nb+ti+v0.16、fe余量。

根據(jù)高應(yīng)力腐蝕、高氯離子腐蝕，高井深及內(nèi)外壓作業(yè)工況，本實施例所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管為內(nèi)外層復(fù)合雙相不銹鋼，按照質(zhì)量百分比，復(fù)合層鋼卷化學(xué)成分為：c0.021％、mn0.69％、p0.025％、s0.010％、si0.30％、cr22.5％、mo3.0％、ni6.0％、n0.16％、fe余量。

加工基層與兩復(fù)合層待復(fù)合面，使其露出新鮮金屬光澤，將待復(fù)合面相對疊加，通過真空電子束技術(shù)，對兩復(fù)合界面進行保護，將鋼板加熱到1260℃高溫軋制復(fù)合，精整、切邊處理，獲得寬度1.2m、長度510m、耐蝕層厚度0.95mm、整體厚度5.18mm的復(fù)合鋼卷，將鋼卷縱剪成寬度在120mm-180mm的鋼帶分條。將鋼帶端部斜切成45°，加工i型坡口。焊接過程采用氬氣保護，通過等離子焊填充不銹鋼焊絲完成焊接。焊接完成后，采用不銹鋼工具打磨去除兩側(cè)焊縫余高。進行1050℃加熱并空冷處理。鋼帶邊緣加工成x型坡口，通過成型機組漸變成型，采用激光焊焊接，控制內(nèi)外毛刺金屬擠出量。焊接完成后整管熱處理，感應(yīng)加熱到1120℃迅速水冷，然后加熱到260℃空冷處理。最終連續(xù)油管的屈服強度為907mpa、抗拉強度為948mpa、塑性延伸率為25％，0℃下低溫沖擊功為81j。

具體實施例3：

一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管的制造方法，所述連續(xù)油管包括外基層和內(nèi)復(fù)合層的內(nèi)層復(fù)合管，按照連續(xù)油管基層材料化學(xué)成分要求，依次通過電爐(ef)冶煉、鋼包精煉(lf)和真空脫氣(vd)的方式冶煉，精確控制鋼水化學(xué)成分，減少有害非金屬元素及夾雜，通過結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、結(jié)晶器非正弦振動技術(shù)、輕壓下技術(shù)進行連鑄成坯，通過控制軋制及控制冷卻技術(shù)，獲得組織性能優(yōu)異，晶粒度astmgrade12的低碳低合金鋼卷。按照質(zhì)量百分比，其具體化學(xué)成分如下：c0.09％、mn1.1％、p0.015％、s0.003％、si0.35％、cr0.76％、mo0.15％、ni0.18％、cu0.26％、nb+ti+v0.11、fe余量。

根據(jù)工作過程中，連續(xù)油管內(nèi)注入堿、氯化物、酸等作業(yè)介質(zhì)及應(yīng)力腐蝕條件，本實施例所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管為內(nèi)層復(fù)合鈦合金，按照質(zhì)量百分比，復(fù)合層鋼卷化學(xué)成分為：n0.01％、c0.03％、h0.003％、fe0.16％、o≤0.009％、mo0.25％、ni0.79％、ti余量。

加工基層與復(fù)合層待復(fù)合面，使其露出新鮮金屬光澤，將待復(fù)合面相對疊加，通過真空電子束技術(shù)，對復(fù)合界面進行保護，將鋼板加熱到1250℃高溫軋制復(fù)合，精整、切邊處理，獲得寬度1.2m、長度570m、耐蝕層厚度0.7mm、整體厚度4.45mm的復(fù)合鋼卷，將鋼卷縱剪成寬度在120mm-180mm鋼帶分條。將鋼帶端部斜切成45°，加工v型坡口，根部間隙c為1.5mm，鈍邊長度2.3mm。焊接過程采用氬氣保護，通過等離子填絲焊完成基層焊接，修磨復(fù)合層焊口，采用mig完成復(fù)合層焊接，焊接完成后，采用專用工具打磨去除兩側(cè)焊縫余高。進行680℃加熱并空冷處理。鋼帶邊緣加工成倒v型坡口，通過成型機組漸變成型，在氮氣保護狀態(tài)下采用高頻感應(yīng)焊接，調(diào)整焊縫擠壓輥，使得外毛刺流線角在78°、內(nèi)毛刺流線角69°。焊接完成后整管熱處理，感應(yīng)加熱到760℃空冷。最終連續(xù)油管的屈服強度為643mpa、抗拉強度為712mpa、塑性延伸率為28％，0℃下低溫沖擊功為96j。

本發(fā)明一種高性能耐腐蝕經(jīng)濟型復(fù)合鋼材連續(xù)油管及其制造方法的工作原理如下：本發(fā)明所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管的由專門的復(fù)合鋼材制造。如圖1所示，連續(xù)油管基層為保障連續(xù)油管力學(xué)性能的碳鋼或低合金鋼，連續(xù)油管的復(fù)合層為抵抗油管腐蝕的耐蝕合金，可設(shè)置在基層的外表面、內(nèi)表面或內(nèi)外表面。本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管區(qū)別于現(xiàn)有復(fù)合連續(xù)油管(各種功能層相互獨立，僅是簡單的物理層面的復(fù)合，甚至中間帶有環(huán)空，部分復(fù)合有保溫層、電纜等以實現(xiàn)一些專用功能)，其開發(fā)出一種新型連續(xù)油管材料，將碳鋼或低合金鋼與耐蝕合金通過特殊的鋼鐵制造工藝，使兩種不同性能、不同成分的材料達到冶金層面的牢固結(jié)合，而成為一種新材料，從而實現(xiàn)雙方性能的完美結(jié)合。

連續(xù)油管作業(yè)中會承受拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、內(nèi)外壓等各種復(fù)雜載荷的綜合作用，需使基層材料具有較好的綜合力學(xué)性能(高強度、高塑性、高韌性)。為解決此問題，進行基層材料的設(shè)計：

按照質(zhì)量百分比，所述連續(xù)油管基層化學(xué)成分如下：c0.06％-0.23％、mn0.5％-2.1％、p≤0.02％、s≤0.005％、si0.15％-0.5％、cr0.35％-1.6％、mo0.02％-0.3％、ni0.05％-0.97％、cu0.1％-0.5％、nb+ti+v≤0.2、fe余量。其具有均一的金相組織、超細的晶粒是本發(fā)明所述基層材料的重要特征，晶粒度應(yīng)為astmgrade11或更細(如圖5)。

上述基層材料以廢鋼為原料，充分利用鋼鐵資源，通過電爐(ef)冶煉，后續(xù)經(jīng)過鋼包精煉(lf),最后通過真空脫氣(vd)處理，以提高鋼鐵純度，降低有害元素及雜質(zhì)含量；通過結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)(m-ems)、結(jié)晶器非正弦振動技術(shù)、鑄坯輕壓下技術(shù)，對非金屬夾雜、偏析進行有效控制，獲得良好的鑄坯質(zhì)量；通過控制軋制技術(shù)，對鋼坯加熱溫度、軋制溫度、變形量等參數(shù)進行合理控制，細化晶粒并通過沉淀強化、位錯強化，提高鋼材力學(xué)性能；通過控制冷卻技術(shù)，調(diào)整相變過程，控制材料組織狀態(tài)、組分比、化合物的析出，在降低合金元素含量的情況下，提高材料強度保證力學(xué)性能，節(jié)約成本。

本發(fā)明連續(xù)油管在井下作業(yè)，會受到各種腐蝕介質(zhì)的作用，嚴(yán)重影響油管使用壽命。為解決此問題，進行復(fù)合層材料的設(shè)計：

由于井下腐蝕環(huán)境的不同，連續(xù)油管作業(yè)介質(zhì)的不同，連續(xù)油管所承受的腐蝕條件復(fù)雜多變，所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管可根據(jù)具體的腐蝕條件設(shè)計專門的復(fù)合層，作為優(yōu)選以下三種復(fù)合層材料，以適應(yīng)不同腐蝕工況。

(1)復(fù)合層材料為奧氏體不銹鋼，其對酸、堿、鹽及海洋性腐蝕環(huán)境均具有良好的抵抗力，通過合理設(shè)計合金元素成分使其具有較好的耐高溫腐蝕、耐點蝕性能。按照質(zhì)量百分比，該復(fù)合層化學(xué)成分如下：c≤0.03％、mn0.3％-1.8％、p≤0.035％、s≤0.03％、si0.15％-0.65％、cr16.0％-18.0％、mo2.5％-3.0％、ni10.0％-14.0％、fe余量。

(2)復(fù)合層材料為雙相不銹鋼，其具有優(yōu)良的耐腐蝕性尤其是具備極強的耐應(yīng)力腐蝕、耐點蝕能力，而且鎳元素含量低、成本相對較低。按照質(zhì)量百分比，該復(fù)合層化學(xué)成分如下：c≤0.03％、mn0.6％-9.0％、p≤0.030％、s≤0.02％、si0.15％-0.85％、cr15.0％-23.0％、mo0.5％-3.5％、ni1.5％-6.5％、n0.14％-0.30％、fe余量。

(3)復(fù)合層材料為鈦合金，其對酸蝕、點蝕、應(yīng)力腐蝕具有較強的抵抗力，在堿、氯化物、硫酸等腐蝕性介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐腐蝕能力。按照質(zhì)量百分比，該復(fù)合層化學(xué)成分如下：n≤0.03％、c≤0.08％、h≤0.015％、fe≤0.3％、o≤0.18％、mo0.2％-0.4％、ni0.6％-0.9％、ti余量。

實現(xiàn)基層與復(fù)合層的緊密結(jié)合，保證復(fù)合界面的結(jié)合性能是復(fù)合鋼材制備的關(guān)鍵技術(shù)；如圖6所示上部基層和下部復(fù)合層的結(jié)合組織結(jié)構(gòu)。為解決上述此問題，本發(fā)明連續(xù)油管用復(fù)合鋼卷，采用如下技術(shù)方案制備：通過機械加工、打磨或其他方式清潔碳鋼鋼板及耐蝕合金鋼板的待復(fù)合面，使其露出新鮮金屬光澤并保持一定的表面粗糙度，將待復(fù)合面相對疊合，然后將待復(fù)合板加熱到1200℃-1300℃進行高溫軋制，軋制需采用惰性氣體保護或真空電子束技術(shù)對復(fù)合界面進行保護，防止高溫軋制過程中復(fù)合界面氧化影響復(fù)合界面的結(jié)合性能。通過軋制復(fù)合技術(shù)，實現(xiàn)基層與復(fù)合層冶金層面的緊密結(jié)合，通過精整、去邊處理，最終獲得寬度1.0m-1.5m、長度61m-900m、單側(cè)耐蝕層厚度0.5mm-2mm、整體厚度2mm-8mm的復(fù)合鋼卷。

根據(jù)待制連續(xù)油管的外徑要求，將上述復(fù)合鋼卷縱剪獲得寬度70mm-300mm的鋼帶卷?？v剪具有嚴(yán)格的技術(shù)要求，需保證鐮刀彎不大于0.5mm/m、縱剪毛刺高度不超過1％材料厚度。

根據(jù)連續(xù)油管長度要求(一般長達數(shù)千米)，通過鋼帶對焊的方式將鋼帶接長。復(fù)合鋼帶的對接不同于單一的碳鋼或不銹鋼的焊接，需注意不同的材料成分間的擴散、基材對復(fù)合層的融化稀釋等問題。為解決此問題，焊接方式、焊材、焊縫坡口的設(shè)計尤為重要。

焊接前，將待對接的鋼帶端部加工成斜角，合理設(shè)計坡口，復(fù)合鋼材的結(jié)構(gòu)不同其鋼帶對焊的坡口形式不同。

對于單側(cè)復(fù)合層連續(xù)油管(如圖1和2),坡口為v型(如圖4)，其中t1為基層厚度、t2為復(fù)合層厚度，v型坡口角度α為60°，根部間隙c為1mm-2mm，p要大到不熔及到復(fù)合層，鈍邊長度(p+t2)不應(yīng)超過4mm。通過等離子焊接或氬弧焊(tig/mig)先焊接基層，然后修磨復(fù)合層焊口、焊接復(fù)合層，正反面焊接均需采用惰性氣體保護，基層與復(fù)合層分別選用相應(yīng)焊材，或統(tǒng)一根據(jù)復(fù)合層選擇相應(yīng)的高合金焊材，但需注意耐蝕合金復(fù)合層不能采用普通低碳鋼或低合金鋼焊材進行焊接。焊接完成后，清理、打磨去除焊縫余高，打磨耐蝕合金復(fù)合層需采用專用打磨工具，嚴(yán)禁碳鋼與耐蝕合金工具混用。

對于內(nèi)外復(fù)合層連續(xù)油管(如圖3)其坡口為i型，正反面焊接均采用惰性氣體保護，采用等離子焊接或氬弧焊(tig/mig)進行焊接，焊接完成后，采用專用打磨工具清理、打磨去除焊縫余高。

根據(jù)復(fù)合層耐蝕合金，設(shè)計專門的鋼帶焊縫熱處理工藝，進行800℃-950℃加熱并空冷處理、1000℃-1150℃加熱并空冷處理或500℃-800℃加熱并空冷處理。按照上述流程，依次進行鋼帶對接，直至達到制管要求總長度。

本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管鋼帶通過連續(xù)卷曲并經(jīng)過直縫焊接形成連續(xù)油管，復(fù)合層與基層的化學(xué)成分、組織狀態(tài)不同，其冷變形能力也不同，為提高形變均勻性、減小變形應(yīng)力，所述復(fù)合鋼材連續(xù)油管采用漸變式成型(如圖7)。鋼帶經(jīng)過漸變成型后，通過高頻電阻焊或激光焊進行直焊縫焊接，為防止復(fù)合層氧化，焊接過程需采用惰性氣體保護，根據(jù)復(fù)合層結(jié)構(gòu)，如圖1-3所示(內(nèi)復(fù)合層、外復(fù)合層、內(nèi)外復(fù)合層)，設(shè)計相應(yīng)的鋼帶邊緣坡口(v型、倒v型或x型)并配合調(diào)整焊縫擠壓輥，以保證焊縫擠壓量及焊接后連續(xù)油管復(fù)合層厚度：對于內(nèi)層復(fù)合連續(xù)油管，鋼帶邊緣加工成倒v型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥、減小內(nèi)毛刺擠壓量，使內(nèi)毛刺金屬形變流線角較外毛刺低5°-10°；對于外層復(fù)合連續(xù)油管，鋼帶邊緣加工成v型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥、減小外毛刺擠壓量，使外毛刺金屬形變流線角較內(nèi)毛刺低5°-10°；對于內(nèi)外層復(fù)合連續(xù)油管，鋼帶邊緣加工成x型坡口，調(diào)節(jié)焊縫擠壓輥縮減整體擠壓量，或采用激光焊接的方式，控制毛刺擠出高度。最終，焊接成單側(cè)耐蝕層厚度0.5mm-2mm、整體壁厚2mm-8mm的復(fù)合鋼材連續(xù)油管。

綜合以上所有工序，所述本發(fā)明復(fù)合鋼材連續(xù)油管，其內(nèi)層、外層或內(nèi)外層是耐蝕合金材料，具備優(yōu)良的耐腐蝕性能，滿足不同井況的腐蝕環(huán)境需求，基層為低碳低合金鋼材料，具有較好的力學(xué)性能，連續(xù)油管屈服強度在483mpa-931mpa、抗拉強度在551mpa-1034mpa、塑性延伸率≥23％，0℃下低溫沖擊功在72j以上，綜合力學(xué)性能好，耐腐蝕性強。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。