本發(fā)明涉及深水油氣勘探開發(fā)技術(shù)與裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗深水壓潰海洋鉆井隔水管及其制造方法。
背景技術(shù)：
：
海洋蘊(yùn)藏著極其豐富的油氣資源，其石油資源量約占全球石油資源總量的34％。近年來全球油氣新發(fā)現(xiàn)中較大的發(fā)現(xiàn)主要位于海上，海洋石油儲(chǔ)量和產(chǎn)量在全球石油產(chǎn)量中所占的份額也在不斷增加。海洋油氣資源無論對(duì)整個(gè)世界石油工業(yè)，還是對(duì)未來世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，都有非常重要的意義。隨著石油天然氣勘探開發(fā)逐漸由陸上向海洋的轉(zhuǎn)移，海洋油氣勘探開發(fā)用裝備成為國內(nèi)外關(guān)注的新熱點(diǎn)。
海上隔水管是從海上鉆井平臺(tái)下到海底淺層的套管，是在鉆井作業(yè)時(shí)隔絕海水、循環(huán)泥漿的安全通道，上接導(dǎo)流器，下連防噴器，是一組重要的水下鉆井裝備。海洋鉆井隔水管作為海洋深水油氣勘探開發(fā)的一個(gè)重要裝備單元，在海洋油氣的勘探中，鉆井隔水管是整個(gè)鉆井系統(tǒng)中重要而又薄弱的環(huán)節(jié)，是影響海上鉆井安全的重要因素。由于受深海低溫、高壓、強(qiáng)海水腐蝕、浪涌、洋流環(huán)境、海洋渦激振動(dòng)和深水壓力等服役環(huán)境的影響，深水海洋隔水管對(duì)管材的強(qiáng)度、塑性、韌性、疲勞性能、耐蝕性、耐磨性能、可焊性均有極高的要求，同時(shí)對(duì)管體尺寸精度要求更加嚴(yán)格，以保證管體抗壓潰性能。因此海洋鉆井隔水管的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)石油的勘探、開采起著重要的作用，是一種具有高風(fēng)險(xiǎn)、高難度、高技術(shù)、高附加值的石油鉆井裝備。
近年來，隨著海洋油氣勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步，海洋鉆井隔水管適應(yīng)海水深度的能力已經(jīng)超過3000米。目前具有海洋鉆井隔水管開發(fā)能力的國家只有美國、挪威、日本、法國等國家，深水鉆井隔水管系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)與分析技術(shù)僅被少數(shù)幾個(gè)公司所掌握。近年來，我國雖然在海洋鉆井隔水管理論研究方面做了一些工作，在隔水管維修方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但一直未能進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的形成產(chǎn)品階段，達(dá)到國產(chǎn)化工程應(yīng)用。
深水鉆井隔水管在深海極端環(huán)境中的穩(wěn)定性失效是其破壞的主要模式，一旦發(fā)生局部壓潰，將誘發(fā)屈曲傳播，導(dǎo)致管線整體失效，后果十分嚴(yán)重，因此防止管道壓潰失效是保障深海結(jié)構(gòu)安全所必須要解決的關(guān)鍵問題。作為深海鉆井隔水管用鋼管，為了防止因水壓而導(dǎo)致的塌陷(壓潰)，使用徑厚比(D/t)小的管線管，并且要求高圓度，且對(duì)于管線管的材質(zhì)而言，為了對(duì)抗因外壓而在沿管周方向產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，需要高的抗壓強(qiáng)度。
中國專利局2014年2月5日公布的公布號(hào)為CN103556079A的發(fā)明專利，專利名稱為一種抗疲勞性能優(yōu)良的高強(qiáng)度隔水管主管及其制造方法，該發(fā)明的鉆井隔水管的化學(xué)成份為C0.04％～0.08％，Si0.15％～0.35％，Mn1.55％～1.85％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Cu≤0.25％，Mo≤0.25％，Nb0.02％～0.060％，V≤0.06％，Ti0.008％～0.06％，Al0.010％～0.040％，N≤0.008％，Al/N≥3，Ni+Cu+Mo+Cr≤0.70％，Nb+V+Ti≤0.12％，其碳當(dāng)量Ceq≤0.45，冷裂紋系數(shù)Pcm≤0.23，顯微組織為針狀鐵素體+貝氏體的復(fù)合細(xì)晶組織，提供了一種具有抗疲勞性能的X80高強(qiáng)度、高尺寸精度鉆井隔水管的制造方法，但是，該發(fā)明專利的管線鋼的力學(xué)性能穩(wěn)定性和可焊接性能較差，管材的強(qiáng)度偏低，焊接接頭的韌性較低，鋼管抗壓強(qiáng)度不足；另外在鋼管的制造過程中所采用的擴(kuò)徑率較低，鋼管的橢圓度相對(duì)較大，降低了鋼管的抗壓潰性能。
本發(fā)明提供一種抗深水壓潰海洋鉆井隔水管，通過對(duì)管材的成分和組織的優(yōu)化設(shè)計(jì)，抑制了因包辛格效應(yīng)而引起的抗壓強(qiáng)度的降低；通過控制鋼管成型中的關(guān)鍵參數(shù)，提高了抗壓強(qiáng)度和耐腐蝕性能。本發(fā)明的鉆井隔水管可適用于水深1500米以上復(fù)雜服役工況下的深海勘探鉆采作業(yè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：
為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種抗深水壓潰海洋鉆井隔水管及其制造方法，通過本發(fā)明制造出管徑533.4mm、厚壁15.9mm～25.4mm的深水鉆井隔水管，鋼管管體屈服強(qiáng)度Rt0.5≥555MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥625MPa；-20℃下，管體的沖擊功Akv≥200J，焊接接頭的沖擊功≥80J；-10℃下，DWTT剪切面積百分比SA≥85％；0℃下，管體及焊接接頭的CTOD特征值δm≥0.254mm；鋼管全比例試件在處于內(nèi)部中空，外部承受15MPa～30MPa，即1500米～3000米水深的高壓條件下，無失穩(wěn)、凹陷或壓潰現(xiàn)象。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種抗深水壓潰海洋鉆井隔水管，所述抗深水壓潰海洋鉆井隔水管的管材成分，按照質(zhì)量百分比，包括C：0.04％～0.08％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.40％～1.80％，P≤0.015％，S≤0.002％，Ni：0.10％～0.50％，Cr：0.10％～0.35％，Cu：0.10％～0.40％，Mo：0.05％～0.35％，Nb：0.005％～0.06％，V：0.01％～0.06％，Ti：0.005％～0.025％，Al：0.02％～0.06％，N：0.002％～0.006％，B≤0.0005％，Ca：0.0015％～0.0035％，Ti/N：1.5～4.0，Nb+V+Ti≤0.15％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm≤0.19，隔水管的顯微組織主要由鐵素體和貝氏體的復(fù)合細(xì)晶組織構(gòu)成，貝氏體分率在80％以上。
上述隔水管的管徑為533.4mm、壁厚為15.9mm～25.4mm。
以下對(duì)本發(fā)明的抗深水壓潰海洋鉆井隔水管管材中所含基本元素的作用及其用量的選擇具體分析說明:
碳(C)：C是對(duì)材料的強(qiáng)度、低溫韌性、焊接性能都起有重要的作用的元素。但是，碳含量控制的過低(一般低于0.025％)，則不能夠保證充分的強(qiáng)度，含量過高時(shí)(一般高于0.10％)，則焊接性能、低溫韌性和耐HIC性能變差。本技術(shù)方案中將C的含量設(shè)在0.04％～0.08％。
硅(Si)：Si可以擴(kuò)大α-γ區(qū)，使得臨界區(qū)處的溫度范圍加寬。Si是為了去氧而添加的，同時(shí)可以增加材料的強(qiáng)度，但在0.10％以上才發(fā)揮該效果，若超過0.50％，則會(huì)損害材料的低溫韌性及焊接性能。本技術(shù)方案中將Si的含量設(shè)在0.10％～0.30％。
錳(Mn)：Mn元素是典型的奧氏體穩(wěn)定化元素，能夠提高鋼的淬透性，并起到固溶強(qiáng)化和細(xì)化鐵素體晶粒的作用，提高鋼的拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及韌性，在低碳條件下對(duì)于提高材料的強(qiáng)度有著顯著的作用。對(duì)高強(qiáng)度管線鋼，若Mn含量低于1.20％，則其強(qiáng)化效果不充分，若超過1.85％，不但使得連鑄過程較難控制，而且容易與P，S等元素形成偏析，材料的韌性、焊接性和耐HIC性能變差。本技術(shù)方案中將Mn的含量設(shè)在1.40％～1.80％。
磷(P)：P為不可避免的雜質(zhì)元素，因提高中心偏析部的硬度而導(dǎo)致耐HIC性變差。本技術(shù)方案中將P的含量設(shè)在0.015％以下。
硫(S)：S為不可避免的雜質(zhì)元素，在鋼中一般為MnS系夾雜物，通過添加Ca將從MnS系形態(tài)控制為CaS系夾雜物。但是，如果S的含量多，則CaS系夾雜物的含量也變多，高強(qiáng)度材料中成為破裂的起點(diǎn)。本技術(shù)方案中將S的含量設(shè)在0.002％以下。
鎳(Ni)：Ni是對(duì)韌性的改善、拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的提高有效的元素，同時(shí)，還可以降低含銅鋼中銅脆現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高鋼板的耐腐蝕性。為了得到該效果，優(yōu)選添加0.10％以上。但是，如果添加超過1.0％，則焊接性變差，促進(jìn)連續(xù)鑄造時(shí)的板坯表面的破裂。因此，本技術(shù)方案中將Ni的含量設(shè)在0.10％～0.50％。
銅(Cu)：Cu是對(duì)韌性的改善、拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的提高有效的元素，可以提高鋼板的淬透性和耐腐蝕性。為了得到該效果，優(yōu)選添加0.10％以上。但是，如果添加超過0.50％，高含量的銅容易使鋼產(chǎn)生銅脆現(xiàn)象，惡化鋼板的表面性能，且焊接性變差。因此，本技術(shù)方案中將Cu的含量設(shè)在0.10％～0.40％。
鈦(Ti)：Ti主要作用是固氮和完全脫氧，Ti不僅形成TiN來抑制板坯加熱時(shí)的晶粒生長，還可抑制焊接熱影響部的晶粒生長，通過母材和焊接熱影響部的微粒化來提高韌性。但是，如果Ti量低于0.005％，則沒有該效果，若超過0.03％，則韌性變差。因此，本技術(shù)方案中將Ti的含量設(shè)在0.005％～0.025％。
鋁(Al)：Al是作為去氧劑而添加的。在0.01％以上時(shí)才發(fā)揮該效果，但若超過0.06％，則因潔凈度的降低而使韌性和延展性變差。因此，本技術(shù)方案中將Al的含量設(shè)在0.02％～0.06％。
氮(N)：N是鋼種不可避免的雜質(zhì)元素，但與C相同在鋼中作為固溶元素而存在時(shí)可促進(jìn)應(yīng)變時(shí)效，有助于防止因包辛格效應(yīng)所導(dǎo)致的抗壓強(qiáng)度的降低。但是，若低于0.002％，則該效果小，另外，如果超過0.006％地含有，則韌性變差。因此，本技術(shù)方案中將N的含量設(shè)在0.002％～0.006％。
硼(B)：B在鋼中的作用是提高鋼的淬透性，也可以提高鋼的高溫強(qiáng)度，強(qiáng)化晶界的作用。一般加入量較少，本技術(shù)方案中將B的含量設(shè)在0.0005％以下。
鈣(Ca)：Ca是對(duì)控制硫化物系夾雜物的形態(tài)，改善延展性的有效的元素，但若低于0.0005％，則沒有該效果，即使添加超過0.0035％，效果也會(huì)飽和，且因潔凈度的降低而使韌性變差。因此，本技術(shù)方案中將Ca的含量設(shè)在0.0015％～0.0035％。
Ti/N：鋼中的N由于與Ti結(jié)合形成氮化物，所以固溶N量是根據(jù)與Ti添加量的關(guān)系變化。若Ti量和N量的質(zhì)量之比、即Ti/N超過4.0，則鋼中的N基本變成Ti氮化物，固溶N變不足，如果Ti/N低于1.5，則相對(duì)地固溶N量變過多，韌性變差。因此，本技術(shù)方案中將Ti/N設(shè)在1.5～4.0。
焊接裂紋敏感性指數(shù)(Pcm)：焊接裂紋敏感性指數(shù)(Pcm)是評(píng)判管線鋼焊接性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。通過降碳，降低鋼的淬硬傾向，提高鋼的韌性。通過多元微量元素來保證鋼的強(qiáng)度，通過降低鋼中的雜質(zhì)，從而在根本上保證了管材的優(yōu)良韌性及可焊性，保證了管材在焊接熔合區(qū)及熱影響區(qū)具有優(yōu)良的抗裂能力，保證在焊前不預(yù)熱或低預(yù)熱的條件下不出現(xiàn)裂紋，從而提高了鋼管焊接接頭的安全可靠性。因此，本技術(shù)方案中將Pcm設(shè)在0.19以下。
除了上述的化學(xué)成分，還可將以下的元素作為選擇性元素添加。
鉻(Cr)：Cr可不添加，但其是對(duì)韌性的改善、拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的提高有效的元素，同時(shí)促進(jìn)了C向奧氏體擴(kuò)散，并可降低鐵素體的屈服強(qiáng)度，有利于獲得低屈強(qiáng)比的雙相鋼。為了得到該效果，優(yōu)選添加0.10％以上。但是，如果添加超過0.50％，則焊接性變差。因此，本技術(shù)方案中，在添加Cr的情況下設(shè)為0.10％～0.35％。
鉬(Mo)：Mo可不添加，但其對(duì)韌性的改善、拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的提高有效的元素。為了得到該效果，優(yōu)選添加0.05％以上。但是，如果添加超過0.50％，則焊接性變差。因此，本技術(shù)方案中，在添加Mo的情況下設(shè)為0.05％～0.35％。
鈮(Nb)：Nb可不添加，但其對(duì)抑制軋制時(shí)的晶粒生長，通過微粒化而提高韌性是有效的元素。但是，如果Nb量低于0.005％，則沒有該效果，若超過0.06％，則作為碳化物析出，使固溶C量降低，促進(jìn)包辛格效應(yīng)，所以無法得到高抗壓強(qiáng)度，并且，在中心偏析部生成粗大的未固溶NbC，使耐HIC性能變差。因此，本技術(shù)方案中，在添加Nb的情況下設(shè)為0.005％～0.06％。
釩(V)：V可不添加，但其對(duì)韌性的改善、拉伸強(qiáng)度的提高是有效的元素。為了得到該效果，優(yōu)選添加0.01％以上。但是，如果添加超過0.10％，則與Nb相同作為碳化物析出，使固溶C減少。因此，本技術(shù)方案中，在添加V的情況下設(shè)為0.01％～0.06％。
本發(fā)明板材的組織主要由鐵素體和貝氏體組織構(gòu)成，其中貝氏體分率在80％以上，其理由為：為了兼顧因抑制包辛格效應(yīng)而獲得的高的強(qiáng)度、韌性、塑性以及耐腐蝕性能，通過減少金屬組織的軟質(zhì)的鐵素體相與硬質(zhì)的MA的分率，制成以針狀形鐵素體和貝氏體的組織作為主體的組織，能夠抑制因包辛格效應(yīng)所致的抗壓強(qiáng)度的降低。為了得到該效果，需要貝氏體的分率為80％以上。
制造上述抗深水壓潰海洋鉆井隔水管的方法，首先采用JCO工藝、加壓彎曲等冷軋成型制成鋼管形狀；其后進(jìn)行管坯預(yù)焊合縫和焊接，焊接采用內(nèi)、外多絲的埋弧焊接工藝。其中對(duì)Φ533.4×25.4mm的隔水管，采用內(nèi)、外坡口角度均為70°，鈍邊高度為8.0mm，外坡口高度為10.5mm的X坡口型式；內(nèi)焊采用四絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至四絲為交流，第一絲電流950～1150A、電壓32～34V，第二絲電流800～1000A、電壓34～36V，第三絲電流650～750A、電壓36～38V，第四絲電流550～650A、電壓38～40V，焊絲間距d＝18～21mm，焊接速度125～155cm/min；外焊采用四絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至四絲為交流，第一絲電流1100～1300A、電壓32～34V，第二絲電流900～1100A、電壓34～36V，第三絲電流800～1000A、電壓37～39V，第四絲電流700～900A、電壓39～41V，焊絲間距17～21mm，焊接速度125～155cm/min。對(duì)Φ533.4×15.9mm的隔水管，采用內(nèi)坡口角度為70°，外坡口角度為80°，鈍邊高度為5.0mm，外坡口高度為6.5mm的X坡口型式；內(nèi)焊采用三絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至三絲為交流，第一絲電流800～1000A、電壓32～34V，第二絲電流600～700A、電壓33～35V，第三絲電流500～600A、電壓36～38V，焊絲間距17～20mm，焊接速度155～185cm/min；外焊采用三絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至三絲為交流，第一絲電流900～1100A、電壓33～35V，第二絲電流600～800A、電壓36～38V，第三絲電流500～600A、電壓39～41V，焊絲間距18～21mm，焊接速度160～190cm/min。最后對(duì)鋼管的全長進(jìn)行擴(kuò)徑率為0.80％～1.50％的精密擴(kuò)徑，得到徑厚比(D/t)為21～33.5的抗深水壓潰X80高強(qiáng)度隔水管。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明通過對(duì)具有抗深水壓潰海洋鉆井隔水管管材的合金成分設(shè)計(jì)及顯微組織控制，使管材具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕和可焊性好等特性，保證制管后鋼管管體及焊接接頭對(duì)強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性能的要求。
2、本發(fā)明通過對(duì)JCO制管工藝優(yōu)化及過程控制，制造出管徑為533.4mm、壁厚為15.9mm～25.4mm的抗深水壓潰海洋鉆井隔水管。鋼管管體屈服強(qiáng)度Rt0.5≥555MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥625MPa；-20℃下，管體的沖擊功Akv≥200J，焊接接頭的沖擊功≥80J；-10℃下，DWTT剪切面積百分比SA≥85％；0℃下，管體及焊接接頭的CTOD特征值δm≥0.254mm；依據(jù)相關(guān)腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)鋼管管體及焊接接頭進(jìn)行HIC及SSCC試驗(yàn)，試樣均無任何開裂或裂紋；鋼管全比例試件在處于內(nèi)部中空，外部承受15MPa～30MPa(相當(dāng)于1500米～3000米水深)的高壓條件下，試件無失穩(wěn)、凹陷或壓潰現(xiàn)象。
附圖說明：
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1為管材的金相顯微組織形貌(F+B粒)(×1000倍)，其中：F為鐵素體，B粒為粒狀貝氏體。
具體實(shí)施方式：
結(jié)合Φ533.4mm×15.9mm和Φ533.4mm×25.4mm抗深水壓潰海洋鉆井隔水管制造實(shí)例，本發(fā)明的實(shí)施例如下：
1、具有抗深水壓潰海洋鉆井隔水管管材按照質(zhì)量百分比，含有C:0.04％，Si:0.14％，Mn:1.78％，P：0.012％，S：0.002％，Ni:0.22％，Cr:0.23％，Cu：0.18％，Mo:0.20％，Nb:0.06％，V:0.04％，Ti:0.012％，Al：0.02％～0.06％，N:0.005％，B：0.0003％，Ca:0.002％，Ti/N:2.4，Nb+V+Ti＝0.112％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm＝0.17，管材的顯微組織主要由鐵素體和貝氏體的復(fù)合細(xì)晶組織構(gòu)成(如圖1所示)，貝氏體分率在80％以上。管材具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕和可焊性好等特性。
2、具有管徑為533.4mm、壁厚為15.9mm～25.4mm的抗深水壓潰海洋鉆井隔水管直縫埋弧焊接鋼管的制造。鋼管的成型方法是通過JCO工藝、加壓彎曲等冷軋成型而成型成鋼管形狀。根據(jù)鋼管壁厚采用合理設(shè)計(jì)焊接坡口、優(yōu)選工藝性能良好的高品質(zhì)埋弧焊劑、優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，通過采用內(nèi)、外多絲的埋弧焊接工藝完成鋼管的高效、高品質(zhì)焊接，保證埋弧焊縫的強(qiáng)度與韌性。其中對(duì)Φ533.4×25.4mm的隔水管，采用內(nèi)、外坡口角度均為70°，鈍邊高度為8.0mm，外坡口高度為10.5mm的X坡口型式；內(nèi)焊采用四絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至四絲為交流，第一絲電流1050A、電壓33V，第二絲電流900A、電壓35V，第三絲電流700A、電壓37V，第四絲電流600A、電壓39V，焊絲間距d＝20mm，焊接速度140cm/min；外焊采用四絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至四絲為交流，第一絲電流1200A、電壓33V，第二絲電流1000A、電壓35V，第三絲電流900A、電壓38V，第四絲電流800A、電壓40V，焊絲間距19mm，焊接速度140cm/min。對(duì)Φ533.4×15.9mm的隔水管，采用內(nèi)坡口角度為70°，外坡口角度為80°，鈍邊高度為5.0mm，外坡口高度為6.5mm的X坡口型式；內(nèi)焊采用三絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至三絲為交流，第一絲電流900A、電壓33V，第二絲電流650A、電壓34V，第三絲電流550A、電壓37V，焊絲間距18mm，焊接速度170cm/min；外焊采用三絲埋弧自動(dòng)焊，第一絲為直流反接，第二至三絲為交流，第一絲電流1000A、電壓34V，第二絲電流700A、電壓37V，第三絲電流550A、電壓40V，焊絲間距20mm，焊接速度175cm/min。
為了去除焊接殘余應(yīng)力和提高鋼管的圓度，根據(jù)鋼管成型后的尺寸、形狀及力學(xué)性能情況，確定最佳擴(kuò)徑工藝，進(jìn)行鋼管的全長擴(kuò)徑。保證了鋼管強(qiáng)度、韌性、抗壓潰性、耐腐蝕及管型質(zhì)量等指標(biāo)性能滿足深水鉆井隔水管的技術(shù)要求。
3、具有抗深水壓潰海洋鉆井隔水管的性能檢測。按照相關(guān)試驗(yàn)要求對(duì)完成制造的Φ533.4mm×15.9mm和Φ533.4mm×25.4mm隔水管直縫埋弧焊接鋼管進(jìn)行強(qiáng)度、韌性、抗壓潰及耐腐蝕性能進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)。
表1、表2、表3、表4、表5、表6和表7給出的是本實(shí)例Φ533.4mm×15.9mm和Φ533.4mm×25.4mm隔水管直縫埋弧焊接鋼管實(shí)物的性能試驗(yàn)檢測結(jié)果，由表中可看出，利用本發(fā)明的制造技術(shù)制造的管徑為533.4mm、壁厚為15.9mm～25.4mm的抗深水壓潰海洋鉆井隔水管直縫埋弧焊接鋼管，鋼管管體屈服強(qiáng)度Rt0.5≥555MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥625MPa；-20℃下，管體的沖擊功Akv≥200J，焊接接頭的沖擊功≥80J；-10℃下，DWTT剪切面積百分比SA≥85％；0℃下，管體及焊接接頭的CTOD特征值δm≥0.254mm；依據(jù)相關(guān)腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)鋼管管體及焊接接頭進(jìn)行HIC及SSCC試驗(yàn)，試樣均無任何開裂或裂紋；鋼管全比例試件在處于內(nèi)部中空，外部承受15MPa～30MPa(相當(dāng)于1500米～3000米水深)的高壓條件下，試件無失穩(wěn)、凹陷或壓潰現(xiàn)象。鋼管具有高強(qiáng)度、高韌性、抗壓強(qiáng)度高，耐腐蝕性優(yōu)異等特性，可適用于水深1500米以上復(fù)雜服役工況下的深海勘探鉆采作業(yè)。
表1拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果
表2夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果
表3落錘撕裂(DWTT)試驗(yàn)結(jié)果(全壁厚)
表4裂紋尖端張開位移(CTOD)試驗(yàn)結(jié)果
表5抗氫致開裂(HIC)試驗(yàn)結(jié)果
表6硫化氫環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)試驗(yàn)結(jié)果
表7抗壓潰性能測試結(jié)果
本發(fā)明公開了通過試驗(yàn)研究提出了壁厚為15.9mm～25.4mm的抗深水壓潰海洋鉆井隔水管直縫埋弧焊接鋼管管材的成分及組織設(shè)計(jì)方法，制造出具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕和可焊性好的管線鋼材料。采用JCO成型工藝完成對(duì)管材的制管成型及預(yù)焊合縫后，采用多絲埋弧自動(dòng)焊接分別進(jìn)行鋼管內(nèi)焊、外焊縫的焊接，在0.8％～1.5％擴(kuò)徑率下對(duì)鋼管進(jìn)行全長機(jī)械擴(kuò)徑，完成管徑為533.4mm、壁厚為15.9mm～25.4mm的抗深水壓潰海洋鉆井隔水管直縫埋弧焊接鋼管的制造。鋼管具有高強(qiáng)度、高韌性、抗壓強(qiáng)度高，耐腐蝕性優(yōu)異等特性，可適用于水深1500米以上復(fù)雜服役工況下的深海勘探鉆采作業(yè)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。