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1、平式油管的开发实践王景文摘要：介绍了常州钢铁厂在引进的 CPE 顶管生产线上开发平式油管的过程。具体介绍了油管的生产工艺流程、工艺参数、主要设备及采用的关键技术。关键词：钢管；油管；开发The development and practice for plain end oil well pipeWANGJing-wen(Changzhou Iron & Steel Plant,Baoshan Iron & Steel Group,Changzhou 213013,China)Abstract:The development of plain end oil well pipe by the
2、imported CPE production line in Changzhou Iron and Steel Plant are introduced. The technological process, parameters and main equipment and some keytechnique are introduced in more detail.Keywords:pipe steel;oil well pipe;development1 前言石油天然气钻采用钢管，主要包括钻杆、套管和油管。由于石油天然气地下开采的特殊性，工作状态极为复杂、条件相当恶劣，因而对油管质量
3、要求非常严格。如油管在使用过程中不仅承受管柱本身自重，还需承受油(气)、水、酸等的内应力及腐蚀。因而对其外形尺寸、联接强度、密封性、综合力学性能及耐蚀性能等都有严格要求。80 年代宝钢集团常州钢铁厂引进德国工艺，建成了我国第 1 套 CPE 顶管生产线。但 10 年来一直生产碳素钢等一般用途钢管。为了充分发挥常钢 CPE 顶管生产线的工艺优势，提高经济效益，决定开发油管生产技术。2 生产工艺与装备目前，国际通用的油管标准为 API Spec 5CT。油管按其管端型式分为不加厚(平式)和加厚 2 种。油管管端螺纹联接标准为 APIStd5B,油管管端螺纹联接型式为 V 形圆顶锥螺纹。根据常钢具体
4、情况及市场需求，决定开发 J55 钢级、规格为73.03mm5.51mm 平式油管。2.1 管体生产工艺与装备2.1.1 生产工艺管体由引进的 CPE 顶管生产线生产，其工艺流程：管坯表面清理断料加热热定心穿孔缩口芯棒预穿顶管松棒脱棒芯棒润滑、循环使用热锯再加热高压水除鳞张力减径冷床冷锯矫直管体检验、包装、入库。其轧制参数见表 1*2.1.2 主要装备表 1 管体轧制工艺参数(管坯尺寸： 130mm1050mm管坯重量：109.40kg)工艺 规格/mm 设备参数/mm 延伸系数穿孔 130172240穿孔顶头尺寸: 94175,轧辊喉径114顶头伸出量:40502.1994芯棒尺寸: 911
5、4000 3.5933顶管 102.75.57700 辊模系列:A100600+601604 松棒 1055.57510 孔型系列:BO100600+601604 1.4710张力减径 73.035.5110850 切头切尾各 600 73.035.5193009650 钢种:J55(37Mn5) 成品技术条件:API Spec 5CT 备注 总延伸系数:11.3565 单支成材率:80.9% (1)穿孔机：三辊斜轧穿孔机；轧辊尺寸： 480520mm360mm;主电机：AC1600kW,370r/min。(2)顶管机：三辊下传动式顶管机；辊模直径 330mm;辊模数14 只(其中，固定模10
6、 只，可调模：4 只)；床身长度 14m;芯棒直径 91mm;主电机：DC800kW2,215r/min。(3)张力减径机(PC 控制)型式：三辊集中差速传动式张力减径机；轧辊直径 275mm;机架间距 260mm;机架数22 架；主电机： DC200kW,6001600r/min;叠加电机：DC320kW,8001920r/min。2.2 油管管加工生产工艺与装备2.2.1 生产工艺油管管加工由专用生产线生产，其工艺流程：管料1 #车丝检查管拧检查拧内螺纹保护环2 #车丝检查拧外螺纹保护环测长、称重水压试验涂油、喷标、色环、压印、包装、入库。2.2.2 主要工艺装备(1)车丝机(2 台，CN
7、C、PC 控制)采用 TCG16CNC 型管螺纹加工机床，主轴孔径： 160mm,主轴转速：90900r/min,进刀无级调节： 0.00110mm/r,主轴电机：DC55kW,02500r/min。(2)管拧机：RAM18 管拧机；液压马达传动管拧扭矩：预拧 3003000N .m,动拧 50015000N .m。3 开发过程油管开发分两步进行。首先，在 CPE 顶管生产线先生产光管(不车丝油管)，提供给某油田试用，并经石油管材质量监督检验中心鉴定，符合 API 要求。然后，在光管生产取得成功的基础上通过不断总结改进，筹建油管管加工生产线，于 1998 年 4 月 30 日一次试车成功，并获
8、得用户好评。4 开发中的关键技术(1)采用宝钢优质轧制圆管坯，均经过炉外精炼处理。(2)为保证良好的综合性能，再加热温度控制在 950，保证张减终轧温度为 880900，并控制炉内微正压气氛。(3)为确保管体单重偏差合格，必须严格控制管体平均壁厚(测 8 点)在5.285.88mm。(4)专人监控矫直质量，确保每支钢管尤其是头部的平直度，为管加工创造条件。(5)制订切实可行、严于 API 的中间管料验收标准。(6)管端车丝过程采用 CNC 系统控制，加工精度高。(7)管体检验增加压扁试验、涡流无损探伤，确保管子合格率。(8)管加工螺纹联接检验，重点关键项目向内从严。5 试验结果5.1 检验结果
9、采用钢级 J55,宝钢钢种 37Mn5,其油管化学成分见表 2。其金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度为 68 级。力学性能等与 API 对比情况见表 3。API 不要求压扁试验，但为保证质量，进行了压扁试验。管体用热轧无缝钢管制造，两平板间最大距离 H=51.64mm。压扁试验结果，质量合格。另外，API 标准不要求进行涡流无损探伤检验，但为保证质量，对油管逐支进行检验，全部合格。表 2常钢油管(J55, 73.03mm5.51mm)化学成分与 API 对比成分/%C Si Mn Mo Cr Ni Cu P SAPI - - - - - - - 0.030 0.030常钢 0.350.40 0.
10、200.35 1.251.45 0.05 0.25 0.25 0.20 0.020 0.015表 3常钢油管性能与 API 对比项目 API 标准 常钢油管力 抗拉强度/MPa 517 715755屈服强度/MPa 379552 525550学性能 伸长率/% 17.5 25.028.0外径偏差/mm 0.79 +0.79+0.20椭圆度/mm - 0.3壁厚偏差/% -12.5 12.0壁厚不均/mm - 0.86长度/m 6.109.75 9.159.75弯曲度/mm .m-1 肉眼检查相当平直 1单支：+6.5车载-1.75单支：+6.5车载:-1.75管体重量/%-3.5 -3.5+5
11、.208 +4.608锥度偏差/mm .m-1-2.600 -2.000螺距偏差/mm .in-1 0.076(累计0.152) 0.060(累计0.140)+0.05 +0.04齿高/mm-0.15 -0.09管端螺纹长度偏差/mm 3.81 3.815.2 应用情况油管试制成功后，经中国石油天然气总公司石油管材质量监督检验中心鉴定，质量合格。并陆续送往国内某油田试用，质量符合 API 标准。6 结语开发实践证明，常钢具有用管坯生产管体再管加工生产质量符合 API 标准的、满足用户要求的 J55 钢级油管的生产能力。今后在巩固 J55 钢级油管生产的基础上，应研制开发其他钢级、规格的油管；并应进一步强化硬软件，申请API 认证，以使工厂可以大批量生产，提高经营效益。作者简介：王景文(1961)，男(汉族)，工程师，从事冷热加工无缝钢管生产工艺技术和产品开发研究。作者单位:宝钢集团常州钢铁厂，江苏常州 213013王景文
