镍基合金油管加工工艺及质量控制

　　对待油管腐蚀通常采用以下两种方式：1）阻止或降低腐蚀速率（加入缓蚀剂）；2）直接采用抗腐蚀材质—耐腐蚀合金加工油管。镍基合金作为耐腐蚀合金的一类产品，对多种腐蚀形式具有耐蚀性，尤其对氯化物引起的应力腐蚀有着很高的耐蚀性，还可耐受二氧化碳、硫化氢等腐蚀介质。镍基合金油管现在已广泛用于含有这类腐蚀介质的油气田开采中。随着国内具有这类苛刻条件的油气井的不断增加，油田对镍基合金油管的需求也在急剧增加。镍基合金油管作为一种高成本、高附加值的油管，相对于API耐腐蚀油管有着很大的区别。
　　
　　镍基合金油管的耐腐蚀原理是其表面形成的钝化膜，将腐蚀介质与合金隔离开来，从而提高了耐腐蚀性能。镍基合金油套管钝化膜有两层结构，表层为Ni和Cr的氢氧化物，内层为Cr2O3。
　　
　　镍基合金油管相对于API耐腐蚀油管在化学成分、工艺、力学性能、外观质量等方面较为复杂，见下表：

　　

分类	API耐腐蚀油套管	镍基合金油套管
产品标准	API5CT	ISO13680
成分	无特别要求	对Cr、Ni、Mo等有具体要求，纯净度要求
工艺	热轧和热处理	需经电渣重熔、热挤压、固溶处理等工序
力学性能	室温冲击，可纵向代替横向	-10℃横向冲击，压扁为替代性试验
外观质量	表面缺陷<12.5%壁厚	内表面不能有氧化皮或退火残留物， 表面缺陷深度<10%壁厚
组织及析出相	无特别要求	单相奥氏体组织，对析出相数量有要求

　　镍基合金油管加工工艺主要流程为：冶炼→锻造→热挤压→固溶处理→冷轧→管加工等关键工序。这些关键加工工艺的质量控制直接关系到镍基合金油管的使用性能。镍基合金油管（坯料）冶炼工艺较为特殊，为电弧炉熔炼→氢氧脱碳→电渣重熔。
　　
　　镍基合金中Mo、Cr等元素含量较高，导致高温塑性极差，必须采用热挤压工艺。热挤压工艺是一种将金属在再结晶温度以上进行挤压，使管坯从一个模孔挤出，得到模孔形状断面管材的金属成型方法。热挤压工艺的质量控制与工艺条件的选择有直接关系，其中挤压过程中镍基合金坯料温度是质量控制中容易忽视的环节，工艺试验研究表明，镍基合金热挤压温度区间应控制在1050～1150℃范围内。
　　
　　为有效控制镍基合金坯料温度，主要从以下两方面着手：
　　
　　镍基合金挤压温度区间相对比较小，为了保证坯料在挤压筒内的温度始终保持在这一温度区间，挤压筒不仅需要具备加热能力，同时还应具备温度调节能力。
　　
　　热挤压过程中，镍基合金在温度区间1050～1150℃时变形抗力依然很高，在挤压速度过大的情况下，镍基合金坯料挤压变形过快，会导致坯料变形区的温度显著提高，从而使坯料变形区过烧。所以在热挤压过程中对挤压速度应保持均匀增加，且挤压速度不能过快。