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石油套管生产工艺
石油套管是一种用于石油开采的重要设备，其主要作用是支撑井眼壁、防止井壁塌陷和泥浆滤失。
石油套管的生产工艺是指在钢管生产过程中，通过一系列的工艺步骤，将钢管制成石油套管的过程。
首先，选择合适的钢坯。
石油套管的主要材料是低合金钢和高合金钢。
在生产之前，需要根据套管的规格和设计要求，选取合适的钢坯。
然后，进行钢管的热处理。
热处理是钢管生产过程中的重要工艺步骤，可以提高钢管的机械性能和物理性能。
热处理包括加热和冷却两个过程，常用的热处理方法有正火、淬火和回火。
接下来，进行钢管的压制和穿孔。
压制是指将热处理后的钢坯进行压制，使其变成管状。
穿孔是指在压制成管状的钢坯上，通过机械或热处理的方法，使其产生孔隙。
然后，进行钢管的直径调整。
直径调整是通过拉拔或轧制的方法，将钢管的外径和内径调整到技术要求的尺寸。
接着，进行钢管的退火。
退火是指将经过直径调整的钢管进行再次热处理，消除应力和改善钢管的结构。
然后，进行钢管的修整。
修整是通过机械加工的方法，将钢管的两端修整成平整的面，并确保两端的垂直度和平行度满足技术要求。
最后，进行钢管的耐腐蚀处理。
耐腐蚀处理是为了提高钢管的耐磨性和抗腐蚀性能，常用的方法有镀锌和涂层等。
总之，石油套管的生产工艺包括钢坯选择、热处理、压制和穿孔、直径调整、退火、修整和耐腐蚀处理等步骤。
通过这些工艺步骤，可以制成具有较高强度和良好耐腐蚀性能的石油套管，以满足石油开采的需求。
Q125钢级高强度石油套管的试制生产张然【摘要】介绍了按API Spec 5CT-2011标准PSL-2类要求生产的Q125钢级高强度石油套管的试制过程:以Mn-Cr-Mo中碳钢为基础,通过合理的成分设计,使合金元素总含量≤2.5％;采用电炉→精炼→真空脱气→连铸工艺生产连铸圆管坯;在斜轧穿孔、PQF连轧工序,保证产品在奥氏体区实现高温大变形;采用(920±10)℃淬火、保温时间17 min,(620±10)℃回火、保温时间35 min热处理制度.检验结果表明:试生产的Φ127 mm×9.19 mm规格Q125钢级高强度石油套管的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击功(包括统计冲击功)均符合API Spec 5CT--2011标准对PSL-2类Q125钢级的要求.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2019(048)002【总页数】5页(P35-39)【关键词】石油套管;Q125钢级;高强度;研制;淬火;回火【作者】张然【作者单位】天津钢管集团股份有限公司,天津300301【正文语种】中文【中图分类】TG335.71;TE931+.2石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。
每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。
套管下井后要采用水泥固井，其与油管、钻杆不同，不可以重复使用。
随着深井、超深井的开发量日益增大，采油条件越来越恶劣，对油井管的性能要求也越来越高，高钢级套管的需求量也在加大［1-12］。
API Spec 5CT—2011《套管和油管规范》中的石油套管钢级按使用条件分为4组，其中Q125钢级石油套管属于高强度、高韧性套管，制造方法为无缝工艺或电焊工艺，热处理方式由制造厂选择进行全长淬火+回火热处理。
PSL-2类石油套管是在API Spec 5CT—2011标准PSL-1类石油套管要求的基础上，根据其适用环境对各钢级提出了额外要求，在产品的性能指标上主要增加了统计冲击功的要求。
石油专用管用途和类别石油专用管主要用于油、气井的钻探及油、气的输送。
它包括石油钻管、石油套管、抽油管。
石油钻管主要用于连接钻铤和钻头并传递钻井动力。
石油套管主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑，以保证钻井过程的进行和完井后整个油井的正常运行。
抽油管主要将油井底部的油、气输送到地面。
[1] 石油套管是维持油井运行的生命线。
由于地质条件不同，井下受力状态复杂，拉、压、弯、扭应力综合作用作用于管体，这对套管本身的质量提出了较高的要求。
一旦套管本身由于某种原因而损坏，可能导致整口井的减产，甚至报废。
按钢材本身的强度套管可分为不同钢级，即J55、K55、N80、L80、C90、T95、P110、Q125、V150等。
井况、井深不同，采用的钢级也不同。
在腐蚀环境下还要求套管本身具有抗腐蚀性能。
在地质条件复杂的地方还要求套管具有抗挤毁性能。
石油套管强韧化热处理工艺27MnCrV是生产TP110T钢级石油管套的新型钢种，常规生产TP110T钢级石油管套钢种是29CrMo44和26CrMo4。
相对于后两者，27MnCrV含有较少的Mo 元素，可以极大地降低生产成本。
然而采用正常的奥氏体化淬火处理工艺生产27MnCrV后存在明显的高温回火脆性，造成冲击韧性偏低且不稳定。
解决此类问题通常采用两种方法处理：一是采用回火后快速冷却的方法避免高温脆性，获取韧性。
、二是亚温淬火法通过钢种的不完全奥氏体化以有效地改善有害元素及杂质，提高韧性。
第一种方法，对热处理设备要求相对严格，需要添加额外成本。
27MnCrV钢的AC1=736℃，AC3=810℃，亚温淬火时加热温度在740-810℃之间选取。
亚温淬火选取加热温度780℃，淬火加热的保温时间15min；淬火后回火选取温度630℃，回火加热保温时间50min。
由于亚温淬火在α+γ两相区加热，在保留部分未溶解铁素体状态下进行淬火，在保持较高强度的同时，韧性得到提高。
同时低温淬火较常规温度低，减小了淬火的应力，从而减小了淬火的变形，这样保证了热处理的生产的顺利操作，而且为后续的车丝加工等提供了很好的原料。
一、国内油套管生产线简介近年来，我国石油套管加工技术不断提高。
油套管的出口量也不断加大，国内许多生产企业都加大了油套管生产的能力。
通过对我国油套管加工企业的调查研究，了解到我国油套管加工业处于两极分化比较严重的状况，小型企业大多设备简陋，生产线自动化程度低，人员工作量大，产品质量差别很大且废品率很高。
大型企业的生产线主要为进口设备。
例如车丝机，水压机，拧扣机和打包机等，整条生产线的投资和自动化程度很高。
例如：2007年胜利油田井下作业公司工程安装大队引进的首条号称国内一流的全自动化油套管加工生产线，主要设备基本为进口，整条生产线的自动化程度较高，实现了原材料的通径、螺纹参数、静水压、模印、喷印等多道工序全自动控制及流水线作业。
2007年底，吐哈油田机械厂建成的套管生产线中，管体车丝机选用了2台日本大隈株式会社制造的LOC65C一R高精度卧式加工中心。
接箍加工生产线车丝机选用1台德国埃马克公司制造的VSC400DUO!精度立式加工中心。
具有高科技含量、高精度、全自动、高效率的国际一流水平。
胜利油田高原公司拥有油套管生产线4条，年产PLS-2、P110 N80 J55 等钢级的油套管15万t,螺纹加工采用数控车床，进口成型刀具一次加工完成。
并购置了日本森精机公司的两台高精度数控车床，能加工7寸以上的套管。
中海油能源发展管道钻采管材分公司于2011年建成一条2 3/8寸到7寸的油套管生产线，年产1万吨，能加工具有自我知识产权的气密扣、快速扣及API常规螺纹。
车床主要选用了沈阳第一机床厂生产的SUC8128/高精密车床，该车床采用仿比利时车床设计，具有三轴联动、卡盘自动扶正等功能，整条生产线自动化程度较高，并选用了国内技术领先的UV喷漆机设备，光管喷漆后1秒快干，即提高了产品效率和外观质量，还兼顾了节能环保效果。
图一1油套管加工生产工艺1.1油套管生产工艺油套管工艺流程图参见图1。
1）管坯外观外观检查套管管坯的原料来源有两种，一种是无缝管坯，一种是 ERV 管坯。
以上管坯均应做如下检验：整个管体是否平滑、干净，有无明显的碰伤、皱折、凹坑等缺陷；如果是ERW 管，应检查焊缝内外毛刺是否按规定刮除干净，焊道是否平滑。
管口是否存在碰伤、迭层内外毛刺以及平头倒棱是否平滑和倒角是否符合规 定；如果是ERW 管，应检查管口是否存在焊缝裂口。
测量钢管的内外径尺寸、壁厚及不均度、切斜度、椭圆度、直线度，判断精 度是否符合规定。
管体内外表面是否存在明显的污物。
如果钢管存在上述问题，将转移到其它工序进行进一步的修复处理。
如果缺 陷无法修复，该钢管将被判定为废品，另行处理。
油套管生产工艺介绍油套管生 产工艺流程图切 头 返回 加测长称重喷标加工B 端螺纹废品水压试验管坯切断接箍加工I接箍检测螺纹探伤接箍磷化钢管上料加工A 端螺纹2）除锈管体在进入生产线之前，应将表面锈蚀用除锈机打除，以防止车丝加工后管体无法进行喷漆工序。
除锈结果应是管体全部本体无锈蚀覆盖，不得留有锈斑或污物。
如无法除锈，管体不得进入下一工序，应转移到其它工序进行进一步的打磨处理。
如果锈蚀已渗透到本体深处无法修复，该钢管将被判定为废品，另行处理。
3）管坯全管体探伤主要检查管坯母材的裂纹、非金属杂物，该过程必须严格执行API 5CT标准。
该序由涡流探伤仪自动检测，在设备报警后应及时作好标记，并判定有缺陷的钢管为废品，另行处理。
4）管体车丝装卡找正：①•管料找正一般以外径为基准，找正时一定要仔细，尽量减小误差，如果管子存在椭圆，通常找正管体各对角在线的两点误差小于0.3mm要求最少找正四组对角线。
②.按照操作规程的规定装卡好管子料。
在装卡时要注意卡点要尽量远离需要加工的螺纹位置，避免受力变形。
对外径有明显椭圆的管料，装卡时要特别注意，应该采取一定的补救措施（如垫铜皮），避免松开后尺寸反弹。
另外要控制加紧力的大小，避免出现夹紧变形造成废品。
加工螺纹：①•加工管子必须在专用的管螺纹车床上进行，注意随时关注机床的运转情况，当车床的精度有问题时一定要将机床调整好后再开始加工。
②.机床操作人员在接到图纸和任务书之后，要仔细检查管体内外直径、壁厚、长度以及磅级和钢级标记，应符合API标准和图纸要求；③.仔细阅读图纸和技术要求，准备合适的刀具和工具。
④.按照随图纸所带的工艺卡的要求，加工端面、锥度和螺纹。
⑤.加工螺纹时根据要求选择合适的刀具和切削参数，保证螺纹的精度和表面粗糙度。
探索合适的刀具使用寿命，不要片面地为了节省刀具而影响螺纹质量。
⑥.加工过程中要掌握好进刀次数和进刀量，一切都要以保证螺纹的尺寸和质量为前提。
5）管箍拧紧①•在管子与接箍对接前，内外螺纹的整个表面都要涂上干净的螺纹脂，用于涂抹螺纹脂的刷子或用具也要干净，不能有异物，同时，螺纹脂不能稀释。
②.对完工并检验合格后的套管与接箍进行装配时，要注意对正，先慢慢转动，以保证螺纹正常啮合。
③.上紧至规定扭矩，填写记录表。
④.在套管端部带上干净的螺纹保护器，以免管子在管架上滚动时螺纹受损伤。
6）管端通径①.所有通径实验应采用要求圆形通径棒进行。
②.通径棒前端倒角应光滑，以保证通径棒能容易通过管子。
③.无论采用人工或机械通径方法，通径棒都应能自由通过管子，在有争议时，应采用人工通径方法；④.通径检验时，管内应没有任何异物，并应适当支撑，以防止管子下垂弯曲。
7）静水压实验①•用高压水枪对管内壁进行清洗；②.必须对螺纹表面涂润滑油，使其在静水压实验（装卸堵头）时，损伤最小；③.正确装夹工件，查看设备是否各部位运转正常；④.检查防护装置是否安全、可靠；⑤•注水、打压，打压时间为7秒；⑥.按工件编号认真填写《螺纹套管静水压试验报告》。
8）吹干在作完管端通径后，迅速用压缩空气将管内和螺纹处残留水吹干，螺纹处残留水迹亦可手工擦试。
9）测长、称重钢管在经链式输送机、步进梁送到测长、称重设备工作位置，依次进行测长、称重。
①.当管子配有接箍时，管子的长度应测量到接箍的外侧端面，如果不带接箍测量，应予适当修正，使其包括接箍的长度；②.管子可以平端、加厚、不加厚、带螺纹或带螺纹和接箍等形式称重；③.应在管子靠近螺纹处标记螺纹加工厂名称或商标、规范标记及螺纹尺寸和类型。
④.应在管体上标记静水压实验压力。
10 ）喷漆、喷码合格产品进行管体喷漆，废品通过分料器转入废品传送辊道，油漆种类选择水溶性透明漆。
通过数据连接，喷码机在线喷码，把测长、称重的数据连同钢管尺寸、钢级、标准号、厂标等喷印在钢管表面上。
喷印字符最多不超过150个数据字符。
11）涂螺纹脂，上螺纹保护器①.内外螺纹表面涂螺纹脂；②.应拧上螺纹保护器，外螺纹保护器应覆盖螺纹全长，内螺纹保护器应覆盖与内螺纹长度相等的管子螺纹。
12）涂色环①•管子和接箍应有外涂层，以防止运输过程中生锈。
②.涂色环。
13）成品检验管体外观检查：a、对每根管整个表面上的缺陷应进行肉眼检查；b、车间检验员对组装好的的套管进行检验，接箍端面最大位置不应超过三角形标记的顶点。
c、套管两端的螺纹均应涂螺纹脂，并带上螺纹保护器。
、套管和接箍的标记应齐全并符合标准和图纸的规定。
14) 贮存①•贮存场地要求：a、保管员应对入库的套管建立详细的账目，做到账物相符；b、场地应是混凝土地面，应平整清洁、无积水、无杂草；c、贮存场地附近，应无酸、碱、盐等腐蚀性物体；d、贮存管架顶面离地50cm，管架应有三条以上架墩，架墩应在同一水平面上，墩角坚实；e、成品套管搬运时要平稳操作，避免碰撞。
②.码垛要求a、套管应按不同腐蚀情况分类码垛，并带好护丝；b、码垛的每层套管间至少应有三处均匀的隔离垫木或垫杠，垫木、垫杠与套管成直角，并位于架墩的正上方：(a)垫木规格：60mM 100mm(b)垫杠规格：60mnh< 100mmc、每层套管都应向外螺纹方向错开一个接箍的长度；d、码垛层数不得超过5层；e、每层套管的两边必须卡紧挡牢。
三、生产线设计选型1、传统的生产线设计光管一全长通径一钢管打标一除锈一车丝1 一车丝2 一丝扣检查一拧接箍一水压试验一人工通径一测长称重一上内外保护套一喷漆一晾床一喷色环一喷印标记一晾床一打包一成品该工艺流程的特点在于：钢管通过外表除锈后，紧接着的2个工位是进行两端的螺纹加工，所以油管要求带螺纹加压，这样就对水压机有了特殊的要求。
另外，生产的油管管长差距小，可以将两端螺纹检查及两端上保护套分别放在 1 个工位上进行。
晾床布置为2部分，可以保证油管充分晾干。
另外，车丝机是成对布置在生产线前面。
2、现有生产线设计A万案光管一管端探伤1 一管端探伤2 一车丝1 一丝扣检查一对齐一预拧接箍一拧接箍一水压试验一全长通径一车丝2 一丝扣检查一上外保护套一对齐一上内保护套一对齐一测长一称重一打钢标一喷印标记一喷色环一喷透明漆一晾床一打包一成品该工艺流程主要针对管径相对较大的套管生产。
流程中增加了光管管端探伤工位，在质量保障体系中这是非常必要的。
且测长、称重、打标等喷印标记在一个专用设备上完成。
B万案光管一全长通径一钢管打标一除锈一车丝1 一丝扣检查一A端探伤一拧接箍一水压试验一人工通径一车丝2 一丝扣检查一B端探伤一上内外保护套一喷UV透明漆一喷色环一测长称重一喷印标记一打包一成品。
管道工程钻采分公司就采用了B方案。
该流程主要特点一将光管探伤改为了丝扣探伤，探伤效果更彻底；特点二是测长、称重、打标等喷印标记在一个专用设备上完成，节省了人力及空间；特点三是去掉了晾床，因为采用了UV喷漆技术（即紫外光固化技术），钢管在1秒内干燥，提高了工作效率和外观质量。
经过对国内多家油套管生产线进行调研考察，每家的工艺流程都有不同程度的差异。
生产线工艺流程的确定主要是根据所生产产品的规格、等级以及生产线配套设备的情况进行确定的。
因此，设计建设的生产线的工艺流程都不相同。
以上列举的工艺流程方案是比较典型的设计方案。
四、设备的选型及主要参数1、除锈机除锈机一般分为钢丝刷型及抛丸除锈型，选用除锈机为抛丸除锈机，相比钢丝刷型设备，抛丸除锈机的优点是除锈彻底，能完全还原钢管本色，除锈效果能达到Sa3级，缺点是成本较高。
钢管在前进时通过与水平夹角约为30°的滚轮成螺旋线转动前进，通过抛丸除锈机进行全管长除锈。
该除锈机采用（Q360高抛射速度的悬臂离心式抛丸器，能显著的提高清理效率，获得满意的清理质量。
该抛丸除锈机由抛丸清理室、密封装置、抛丸器总成、丸料循环净化系统、输送辊道、除尘系统和电气控制部分组成。
1.1、主要参数被清理工件钢管（工件）最大（外径X长) ① 60—① 180 (8000—12500) mm实体辊道功率 3 X).55KW减速机型号MTPA57-Y0.55-4P-83.46-M3-90数量3辊道间距400mm速度7-8m/mi n( max=10m/mi n)辊道夹角30 0抛丸器抛丸器型号Q360叶轮直径① 360mm总抛丸量 2 X50KG/min总功率 2 X8.5kw提升机提升量45t/h皮带速度 1.22m/s减速机型号 功率 分离器 分离量 分离区风速 纵向螺旋输送器 输送量 45t/h减速机型号 功率 3KW除尘器 型号 FBD64通风量 风机电机型号 设备总功率60KW2、管螺纹数控车床管螺纹车床的选型对整条生产线来说是一个非常重要的设计环节，其配置参数将直接影响到整条生产线的产量和油套管螺纹的设计扣型以及是否可以加 工圆形螺纹、偏梯形螺纹和特殊螺纹等。
