[发明专利]一种钛合金油管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种钛合金油管及其制造方法，该钛合金油管化学成分的质量百分数比为：Al：2.30‑5.80，V：1.80‑5.20，Nb：0.80‑2.50，Zr：2.50‑6.50，Mo：1.50‑6.50，Pd：0.15‑0.60，稀土元素0.10‑0.50，C≤0.05，Fe≤0.20，N≤0.05，其余为Ti及不可避免的杂质，该成分经过冶炼、锻造、穿孔轧制、冷轧制、温拉拔、热处理、矫直及无损检测后，管端按照设计的特殊螺纹进行加工，最终制造的钛合金油管产品的力学性能满足：屈服强度Rp0.2：758MPa‑965MPa，抗拉强度Rm≥862MPa，伸长率A50≥14％，‑10℃夏比冲击值≥45J，达到APISpec 5CT标准110ksi强度级别要求，具有良好的抗CO₂、H₂S及Cl^‑共存的苛刻腐蚀环境和应力腐蚀性能要求，能够满足深井、超深井及苛刻腐蚀环境的油气田开发需求。

技术领域：

本发明涉及金属材料及石油天然气开采工业领域，具体涉及一种钛合金油管及其制造方法。

背景技术：

目前，随着油气田开采不断向纵深发展，页岩气、稠油、可燃冰等非常规油气井、高温高压井及H₂S、CO₂、Cl-共存的苛刻腐蚀环境开采不断出现，目前，采用耐腐蚀性好的G3、825、625、2550、028等镍基合金油管。由于镍基合金自身重量大，严重制约油管的下井深度，随井深的不断加大，井下的温度不断升高，在较高温度下，镍基合金的抗腐蚀性能不能令人满意。相比之下，钛合金的密度小，仅有镍基合金密度的60％，加之钛合金的高温性能及抗腐蚀性能较好，更适应于深井、超深井、高温高压及苛刻腐蚀环境的油气井开采，有效提高井筒的安全服役性。因此，开发一种钛合金油管产品就成了亟需解决的技术问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钛合金油管及其制造方法，钛合金油管具有良好的抗CO₂、H₂S、Cl^-共存及应力腐蚀性能，能够满足苛刻腐蚀环境的油田需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一种钛合金油管，钛合金油管化学成分的质量百分比为：Al：2.00-5.80，V：1.80-5.20，Nb：0.80-2.50，Zr：2.50-6.50，Mo：1.50-6.50，Pd：0.15-0.60，稀土：0.10-0.50，C≤0.05，Fe≤0.20，N≤：0.05，其余为Ti及不可避免的杂质。

上述钛合金油管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：冶炼及锻造，将配料压制成电极，在真空自耗电炉中经3次熔炼形成铸锭，通过中频感应加热将铸锭加热到1050℃-1250℃，在均热炉中保温90min-120min，将铸锭由圆坯锻造成方坯，经过3-9次锻造，再拉拔得到Φ130mm的锻棒圆坯，通过机加工修整成Φ120mm棒坯；

步骤2：斜轧穿孔，将上述棒坯中频感应加热到960℃-1100℃，在均热炉中保温25min-50min，通过三辊斜轧穿孔成Φ140mm×16mm毛管，并对毛管进行表面吹硼砂除鳞处理；

步骤3：冷轧制，将上述毛管在冷轧机上进行一道次冷轧，得到Φ115mm×12mm荒管；

步骤4：温拉拔，将上述Φ115mm×12mm荒管加热到450℃-550℃，在荒管内外表面上涂抹润滑剂，在拉拔机上进行拉拔成Φ88.9mm×7.34mm的规格，切除拉拔管头，形成Φ88.9mm×7.34mm管坯；

步骤5：热处理及矫直，将上述管坯加热850℃-950℃，保温45min-60min，出炉后在冷床上旋转空冷到室温，再次将管坯加热到650℃-780℃，保温90min-150min，在冷床上旋转空冷到540℃-620℃，然后进入六辊热矫直机进行热矫直，矫直后管坯在冷床上旋转空冷到室温，旋转可以保证管坯的直度；