根據(jù)制造方法,鋼管可分為兩類:無縫鋼管和焊縫鋼管。其中,ERW鋼管是焊接鋼管的主要品種。今天,我們主要討論兩種用作石油套管的原材料的鋼管:無縫套管和ERW套管。
以無縫鋼管為原料的無縫套管。無縫鋼管是指通過四種方法制造的鋼管:熱軋,冷軋,熱拔和冷拔。管體本身沒有焊縫。
以電焊管為原料的ERW套管ERW(Electric Resistant Weld)鋼管是指通過高頻電阻焊接工藝制造的直縫焊管。ERW焊管的原材料鋼板(卷材)由通過TMCP(熱機(jī)械控制工藝)軋制的低碳微合金鋼制成。
1.外徑公差
無縫鋼管:采用熱軋成型工藝,在8000℃左右完成定徑。輥的原料組成,冷卻條件和冷卻狀態(tài)對其外徑有很大的影響,因此外徑控制很難精確,并且波動范圍較大。
ERW鋼管:采用冷彎成型和定徑,減少0.6%。工藝溫度在室溫下基本恒定,因此外徑控制準(zhǔn)確,波動范圍小,有利于消除黑色皮扣;
2.壁厚公差
無縫鋼管:采用圓鋼穿孔生產(chǎn),壁厚偏差大。隨后的熱軋可以部分消除壁厚不均,但是最先進(jìn)的設(shè)備只能控制在±5?10%t之內(nèi)。
ERW鋼管:以熱軋卷板為原料,現(xiàn)代熱軋的厚度公差可控制在0.05mm以內(nèi)。
3.外觀
無縫鋼管中使用的毛坯的外表面缺陷無法通過熱軋工藝消除,并且只能在成品制成后才能將其拋光;穿孔后遺留的螺旋路徑只能在減壁過程中部分消除。
ERW鋼管以熱軋卷板為原料。卷材的表面質(zhì)量是ERW鋼管的表面質(zhì)量。熱軋卷的表面質(zhì)量易于控制且質(zhì)量高。因此,ERW鋼管的表面質(zhì)量要比無縫鋼管好得多。
4.卵形
無縫鋼管:采用熱軋成型工藝。鋼管的原料組成,輥的冷卻條件和冷卻狀態(tài)對其外徑有很大的影響,因此難以精確地控制外徑并且波動范圍較大。
ERW鋼管:采用冷彎成型,因此外徑控制準(zhǔn)確,波動范圍小。
5.拉伸試驗
無縫鋼管和ERW鋼管的抗拉性能指標(biāo)符合API標(biāo)準(zhǔn),但無縫鋼管的強(qiáng)度一般在上限,塑性在下限。相比之下,ERW鋼管的強(qiáng)度指標(biāo)處于最佳狀態(tài),可塑性指標(biāo)比標(biāo)準(zhǔn)高33.3%。原因是通過微合金冶煉,爐外精煉,控制冷軋和控制軋制來保證ERW鋼管原材料熱軋卷的性能。無縫鋼管主要依靠增加碳含量的手段,這很難保證強(qiáng)度和可塑性。合理搭配。
6.硬度
ERW鋼管的原材料,熱軋卷,在軋制過程中具有極高的精度,可確保卷材各部分的性能均勻。
7.晶粒尺寸
ERW鋼管熱軋卷的原料由寬而厚的連鑄坯料制成,具有較厚的細(xì)晶粒表面凝固層,無柱狀晶體區(qū)域,收縮和孔隙率,小組成偏差和結(jié)構(gòu)緊湊;在隨后的軋制過程中,受控冷軋和受控軋制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步確保了原材料的晶粒尺寸。
8.防塌測試
ERW鋼管是由于其原材料和制管工藝的特點(diǎn)。其壁厚均勻性和橢圓率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于無縫鋼管,這是抗塌陷性能高于無縫鋼管的主要原因。
9.沖擊試驗
由于ERW鋼管基材的沖擊韌性是無縫鋼管的幾倍,因此焊縫的沖擊韌性是ERW鋼管的關(guān)鍵。通過控制原料中的雜質(zhì)含量,切邊的高度和方向,成型邊的形狀,焊接角度和焊接速度,加熱功率和頻率,焊接擠壓量,中頻抽出溫度和深度,空冷截面長度和其他工藝參數(shù)可確保焊縫的沖擊能達(dá)到母材的60%以上。如果進(jìn)一步優(yōu)化,則焊接沖擊能量可以接近基礎(chǔ)材料,以實現(xiàn)無縫性能。
10.爆破試驗
ERW鋼管的爆破試驗性能遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求,這主要是由于ERW鋼管的壁厚均勻性和外徑均勻所致。
11.平直度
無縫鋼管是在塑性狀態(tài)下形成的,管端的平直度很難用單尺(連續(xù)軋制的3至4倍尺)控制;ERW鋼管經(jīng)過冷加工,并且在減小直徑的狀態(tài)下具有在線矯直功能。另外,由于是無限次,所以直線度更好。
12.10,000米尺外殼的鋼材消耗
ERW鋼管的壁厚均勻,可以忽略其壁厚公差。無縫鋼管壁厚差的控制精度極限為±5%t,一般控制在±5-10%t。為了確保最小壁厚可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和性能,只能通過適當(dāng)增加壁厚來解決該問題。因此,在相同規(guī)格,相同重量的套管中,ERW鋼管比無縫鋼管長5-10%,甚至更多,這使10,000米套管的鋼材消耗減少了5-10%。 。即使價格相同,ERW套管實際上也可以為用戶節(jié)省5-10%的購買成本。
總結(jié)一下:
就當(dāng)前的國內(nèi)外情況而言,使用起來更加無縫。由于ERW當(dāng)前的套管鋼等級只能控制在最高的K55,因此,如果鋼等級更高,中國就沒有這種生產(chǎn)能力。就目前的ERW市場而言,日本的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)仍用于生產(chǎn)套管。該過程可以達(dá)到一定水平,但只能生產(chǎn)到N80。如果要生產(chǎn)P110或更高的鋼種,目前很難,因此ERW只能用于表面套管。
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