双金属机械复合管极限弹性水压复合工艺的研究.pptx

双金属机械复合管极限弹性水压复合工艺的研究 1 番禺珠江钢管 珠海 有限公司黄克坚 2013 11 山东枣庄 co2 h2s腐蚀 油气开采和储运过程的一个主要问题 1 问题的提出 辽河油田某井因二氧化碳所致的油管腐蚀 平均腐蚀速度 4 84mm a 失重率 63 1 选用各类耐蚀合金纯材特点 耐蚀性能优异 先期投资成本高 维护费用低用户 早期使用 三种典型解决方案 2 碳钢 缓蚀剂特点 先期投入成本低 营运成本和维护费用高 终生加药维护 耐蚀性能视维护情况而定 用户 普光气田 3 选用双金属耐蚀复合钢管特点 耐蚀性能同纯材 先期成本较低 维护费用低用户 国外 bp shell mobil国内 四川 塔里木含有co2 h2s 开始使用 市场潜力较大 1 问题的提出 考察复合紧密程度 1 问题的提出 典型复合工艺 水压方式复合 国外和国内均广泛采用水下爆燃复合 国内西安向阳开发 水下爆燃复合 技术比较成熟 得到用户认可 但接触力并不高 约0 1 0 3mpa 主要原因是炸药用量控制的不确定性造成的 从安全角度 炸药用量采用保守控制设计占主导地位 水压扩径复合 国外技术成熟 其原理类似水压扩径的原理 其过程稳定 只要控制好水的压力 复合管结合力可达到预期指标 但国内技术不成熟 1 问题的提出 重要指标 接触贴合力 衡量复合管两层金属贴合的紧密程度 6 检测实验按照cj t192 2004附录a进行 城镇建设部行业cj t192 2004和中石油天然气sy t6623标准规定 经机械复合加工后的双金属管 其层间接触贴合力应不低于0 2mpa 基层 outerlayer 衬里层 innerlayer 1 问题的提出 7 2 双金属管水压复合紧密程度的控制原理 内衬管和外基管的贴合紧密程度可通过水压膨胀加载和卸载两个过程实现 8 水压膨胀加载 1 内管受压塑性膨胀变形从中段开始 2 内管塑性变形受外管径向约束 膨胀向两端延伸 p1 p2 复合过程的定性分析 3 内部膨胀压力增加 致外管发生弹塑性变形 p3 内管 外管 2 双金属管水压复合紧密程度的控制原理 9 1 内部膨胀压力消失过程中 内 外管同时发生弹性回复 2 与整体变形量相比 内衬管的弹性回复量只是一小部分 完成弹性回复后 内衬管基本维持其变形后的轮廓 3 因外管的变形主要以弹性变形为主 弹性回复过程中 若内衬管拥有足够的结构刚度 则外基管则可依托内衬管 把部分弹性势能保留在双金属复合管上 如果所保留的弹性势能越多 则复合管的接触贴合紧密程度越高 p4 0 复合过程的定性分析 水压力卸载 2 双金属管水压复合紧密程度的控制原理 10 复合过程的定性分析 2 双金属管水压复合紧密程度的控制原理 11 推论 1 在材料机械性能 尺寸规格既定的情况下 外基管回复后的剩余弹性势能 是控制复合管贴合紧密层度的关键 2 可通过水泵压力的控制 促使外基管发生最大弹性变形 从而获得最大的剩余弹性势能 2 双金属管水压复合紧密程度的控制原理 12 3 2材料基本信息 1 外基管 材质 x65qo碳钢无缝钢管 规格 168 3 12 7 12200mm 2 内衬管 材质 316l奥氏体不锈钢焊接钢管 规格 141 3 3 0 12250mm 3 极限弹性条件下的水压复合试验验证 3 1试制执行标准1 apispec5ld 2009标准要求2 no py35 2 1 epic dd spc ub pls 0004 r1 用户技术规格书 13 3 3操作过程的定量控制 对应第5分钟b位置 耐蚀合金管塑性变形 管径胀大到与外管贴合 当压力继续增大 外管开始发生弹性变形 发生加工硬化 当压力达到85mpa 外管处于向塑性变形阶段过渡 为了让外管储备足够的弹性势能 水压控制在90mpa后 至少保压30s 90mpa 85mpa 4 质量评价 接触力试验 从衬里复合钢管上切取约65mm长的试样进行试验 试验具体要求按照cj t192 2004附录a进行 实物水平 共取了2个样进行试验 测得的接触应力分别为 1 86mpa 2 21mpa 4 钢管的质量评价 基层拉伸性能 4 钢管的质量评价 基层冲击性能 4 钢管的质量评价 基层抗疲劳性能ctod 验收标准 20 下 0 2mm 4 钢管的质量评价 基层维氏硬度 4 钢管的质量评价 复合工艺性能 压扁试验 4 钢管的质量评价 复合工艺性能 坍塌试验 采用电加热带对整根钢管加热至250 并保温15分钟 然后在空气中进行冷却 检查钢管内表面结果未发生坍塌 表明夹层无水 合格 钢管的质量评价 复合工艺性能 四点弯曲试验 在0 305 的应变下 进行了30个循环 未发现合金层褶皱或搭扣 继续对试验管进行四点弯曲 当应变值达到0 75 时合金管仍未产生裂纹和断裂 结果合格 4 钢管的质量评价 复合工艺性能 水压和完整性试验 试制过程中 按标准要求在58mpa压力下持压30秒 未发现钢管变形和漏水 然后再继续持压2分钟 检测内衬管完整性 未见夹层出口漏水 结果合格 5 结论 项目采用极限弹性水压复合工艺 有效提高了机械衬里的复合效果 解决了复合管制造过程的共性和关键技术难题 申报发明专利两件 其成果产业化推广形成规模化生产 是我们今后工作的设想 注 城镇建设部行业cj t192 2004标准和