本科毕业设计（**）文献综述。
题目： 大口径连续管全位置自动焊的打底焊工艺
学生姓名彭俊。
院 （系材料科学与工程学院。
专业班级材料0803
指导教师石凯。
完成时间2023年3月21日。
1连续管的发展。
连续管自自上世纪60年代投入石油工业应用后，对它的研究就从来没有停止过。。70 年代初， ct扩展到深井等要求更高的作业，但材料强度低和对焊焊缝多的ct抵抗不了高压力和大负荷，各种事故频繁发生。随着新材料的应用和工艺的不断改进，连续油管制造技术得到迅速发展。
80年代，采用斜焊工艺提高了连续管的疲劳强度及使用寿命，同时连续管的管径也在不断提高。进入90年代，连续管的规格、材质以及制造技术均得到迅速发展。ct的外径从50.
18mm提高到168.23mm, 材质也由普通碳素钢发展到低合金高强度连续管系列。
ct的应用方面自20世纪80年代以来，基于生产的需要以及新技术的应用， ct作业领域不断扩大，除了清蜡、酸化、压井、冲洗砂堵、负压射孔、试井、大斜度井电测、打捞以及作为生产油管等常规应用外，还广泛应用于钻井、完井、采油、修井等作业的各个领域，解决了许多常规作业技术难以解决的问题， 应用效果明显 。近年来，国外连续油管在钻井方面的应用得到了全面的发展。
ct材料方面由传统的碳素钢，发展到低合金高强度钢、高耐蚀合金，再到钛合金ct，复合材料ct（ctt）。连续管的抗拉强度、韧性、疲劳强度与寿命、抗腐蚀能力、管径尺寸也随之得到不断提高。
ct的生产工艺方面在国外，早期ct制造的工艺是将一段段的短管对焊成所需的长度，该工艺生产的连续油管由于焊缝较多，因此存在许多局限性。现阶段国外所采用的ct制造工艺 :首先，将钢板按要求规格剪成钢板条，然后卷成圆筒状，并采用对焊或斜焊工艺将各钢板筒焊接成一整体；然后，将连续钢板筒卷成管状，并采用高频电子加热滚焊焊接成连续的管子；最后，对焊缝和整管进行热处理。
在使用前需对ct进行水压试验，水压试验合格方可投入使用。
我国由于有许多老井、深井需要二次开采，对连续管的需求很大，然而由于我国关于连续管研究起步较晚，从事连续管方面研究的单位及个人还不多，连续管及其配套作业机以前多依靠国外进口，直到2023年，中石油宝鸡石油钢管厂研制开发出ct80级连续管，填补了产品空缺，打破了国外封锁，使我国打破了长期以来对国外连续管的依赖。
对于连续管的研究，国内早期是对国外英文文献的编译研究，如李大公、朱长发编译的《连续油管综述》，对连续油管的发展、连续油管作业机、连续油管的受力分析、连续油管的推广应用及发展前景做了编译工作，为随后的研究奠定了基础。之后，国内学者对连续管的各个方面展开研究。如章传国的《连续管的发展》，对连续管技术概况、连续管材料及加工工艺，国外连续管发展现状及市场展望；陈立人的《国外连续管材料技术及其发展》，介绍了国外连续管材料的发展，由普通碳素钢到低合金高强度钢，钛合金再到复合材料连续管，介绍了连续管材料应用的特殊要求及发展前景；李小影、石凯的《连续管失效及疲劳寿命的研究现状》，阐述了连续管的失效形式，即变形失效、断裂失效、表面损伤失效，和疲劳寿命的研究；李文彬、苏欢、王珂、上官丰收的《连续油管无损检测的应用发展》，介绍了连续油管焊后无损检详细介绍了电磁检测技术和超声检测技术的工作原理、发展现状及不足之处。
对国外在役无损检测的三种检测装置： ct dog,ct scope 和argus作了详细的工作原理分析。结合实际检测**现的各种问题 ,提出了目前连续油管无损检测技术方面存在的问题。
最后分析现有的技术和存在的问题 ,得出连续油管无损检测技术的发展方向 ,即智能化和综合化。在连续管的焊接方面，张燕娜、石凯、刘彦明、张阿妮的《现场连续油管对接全位置自动焊技术**》，对连续管对接全位置焊的焊接方法、焊材的选择，焊接环境及保护、焊前准备及焊接工艺特点进行了表述，指出用全位置钨极氩弧自动焊作为连续油管管-管对接焊的方法是可行的。全位置自动钨极氩弧焊电弧稳定，可有效保护焊缝金属免予烧损，可单面焊双面成形，于控制和实现机械化，自动化，获得质量可靠、性能稳定的焊接接头，可满足现场连续油管损坏修复等情况的需要；张阿妮、石凯的《连续油管管-管对接焊焊前准备工作的**》对连续管对焊焊前准备的重要性，准备要点即校直、整圆、坡口形状及尺寸，焊前清理、组对作了介绍；王维亮、石凯、刘彦明、张伟妮的《连续焊管-管对接自动焊电弧偏吹现象的**》对连续管对接焊电弧偏吹现象的产生原因及减少或预防电弧偏吹的方法做了**；张伟妮、石凯、彭涛的《连续管管-管对接打底焊实验研究》更是对连续管对接打底焊的工艺参数，重点是坡口形式、焊接电流对打底焊焊缝成型的影响作了介绍。
结果表明， 当壁厚小于 3.5 mm时， 采用 v形坡口焊接， 可获得平整的内成型； 对于壁厚大于 3.5mm的连续管打底焊时， 采用 v形坡口很难获得平整的内成型， 需采用 u形坡口。
2连续管的材质。
2.1碳素钢连续管。
随着材料技术的发展， 连续管由传统800mpa以下普通碳素钢逐步发展为1000mpa以上级微合金高强钢、超细晶粒钢、不锈钢、钛合金和复合材料等， 已形成1114～11413mm (0145～415英寸) 管径、600～1200mpa连续管材系列。
提高连续管钢的性能和承载能力一直是材料学研究的热门课题， 许多新技术不断突破连续管的强度极限。不过这可能产生两方面的问题： 一方面，高强度材料有助于提高连续管的抗拉、扭转、爆裂和压溃能力， 扩大其抗拉伸、耐高压、复合循环疲劳的适应性； 另一方面， 强度提高的同时， 会导致塑、韧性损失， 增大环境裂纹的敏感性。
随着连续管应用的扩大， 除了材料强度以外， 人们更加关注影响其性能的其它方面， 包括塑韧性、低周疲劳寿命、硬度、显微组织以及焊接性能等。近年来， 高强度连续管研究有了许多新进展， 更为安全、可靠的900mpa级连续管已实现商品化， 新的1000mpa以上级连续管也已推出。
1) 化学成分特点研究发现， 即便钢中加入少量微合金化元素， 对其性能也会产生异乎寻常的影响。目前高强度连续管钢趋向加入1种或几种ni、ti、v等碳化物或氮化物形成元素， 可以在轧制过程有效控制损害钢塑韧性的沉淀相的析出， 并且有极好的弥散强化作用。
2) 金相组织随着钢级的提高， 冲击韧度和其它一些指标如fatt (裂纹扩展转变温度) 降低。而改变钢冶金和热加工工艺， 材料金相组织会发生显著变化。按金相组织形态分类， 这类管材钢的显微组织大致分为以下几种：
铁素体2珠光体钢。基本成分为c、mn, 有时加入少量nb、v。通常化学元素质量分数为：
0110%～0125%c, 1130%～1170%mn。最终热处理制度采用热轧或正火。500mpa及以下钢级均采用此工艺。
少珠光体钢。这种钢的珠光体含量通常控制在15%以下， 从化学成分上分有mn2nb钢、mn2v钢、mn2v2n钢几种。含碳质量分数一般控制在011%以下， 采用控轧成型， 又称为“微合金控轧钢”。
500～700mpa管多采用这种钢。
针状铁素体钢。这种钢主要化学成分为c、mn、nb、mo, 采用控轧工艺。相对于前两者包辛格效应小， 偏析减少， 多用在700mpa钢级管。
据报导， 国外少量800mpa试制时也采用这种钢。缺点是由于加mo, 成本偏高。④超低碳贝氏体钢。
这种钢主要化学成分为mn、nb、mo、b、ti。采用控轧、控冷工艺， 通常c的质量分数小于0103%, 是最新一代产品。这种钢不仅强度高， 而且冲击韧度和可焊性好，fatt值低。
从发展角度来看， 将来700～800mpa管很可能会多采用这种钢。
调质钢。多用于800mpa及以上级井下作业高强管。
据介绍， varco公司生产的ho- 70ct属经济型连续管， 可以满足包括注入泵、柱塞举升以及高强悬挂器和虹吸管线等特殊永久装置所需的强度要求。ho- 70管采用与qti公司qt- 700l、qt- 800l和qt- 1000tm管相同的质量控制系统生产。特殊设计的astma- 607改型钢钢带， 经斜坡焊、连续管高频感应电阻焊、连续去应力和100%涡流探伤， 使性能和质量得到充分保证。
试验表明， ho- 70连续管超过相应强度api井下作业管的要求。
近年来， 用于钻修井ct需求持续增长， 目前涵盖1114～11413mm不同规格， 600～1200mpa不同钢级。800mpa以下管材料由基本碳钢逐步发展为微合金高强钢、超细晶粒钢、不锈钢、钛合金和复合材料等。qt- 1000管是一种新开发的高强度ct, 其用钢经过纯净化处理、微合金化、控制轧制和调质处理， 具有理想的综合力学性能。
研究表明， 淬火后高温回火使qt- 1000管疲劳寿命提高。试验管(直径3118mm、壁厚218mm) 在112m弯曲半径、345mpa承压条件下的平均疲劳工作寿命为535周次， 屈服强度高于689mpa, 抗拉强度超过758mpa, 明显优于qt- 800l管。
2.2高抗蚀合金ct
碳钢和低合金高强钢ct一般能满足多数油田作业要求， 但某些腐蚀环境要求使用特殊性能管。近些年来， 国外致力于新材料研究， 开发出多种特殊性能合金ct。其中双相不锈钢、13%铬钢、钛合金、铜铍合金和高镍合金ct, 可以应对不同腐蚀环境要求。
11不锈钢ct
qt- 16cr (cra) ct是国外新开发的一种抗腐蚀合金连续管， 适合长期与湿co2 直接接触的环境， 有超常的抗蚀性和耐磨性， 即便与已知的45hrc低合金钢ct相比也毫不逊色， 磨损量几乎低一半， 而且比同级别的碳钢ct循环疲劳寿命高。该产品自2023年推出以来， 至少已有30条连续管线在用， 最大安装深度超过5486m。修井作业用碳钢ct进行循环注氮、注液、酸化处理和增注， 存在难以克服的腐蚀和疲劳问题。
双相不锈钢ct更适合进行这些作业。井下作业证。
明， 其代表sanicro28合金管完全胜任修井起下工具和完井作业要求。为了应对长期在腐蚀性流体或海水中浸渍的挑战， 国外已开发出astmtp316l、400/825合金以及saf2507等高抗蚀合金管钢， 可以满足915～1911mm、工作压力3415～13719mpa的要求。webco是一家专门生产特种合金管的公司，近年陆续开发出多种高品质双相不锈钢、镍合金和激光焊接不锈钢连续管。
inconel (ni2cr2mo2cb
因康镍合金) 已形成系列， 包括alloy625 (usn (usn (usn44000)等。al- 2003和nitronic19d是比较典型的低合金双相不锈钢， 316l (uns- 31603) 和304(uns- 3o403) ct已批量生产。saf2507 (uns- s32750) 备受推崇， 作为一种高性价比超低碳双相不锈钢， 其主要化学元素质量分数为：
0102%c、25%cr、7%ni、4%mo以及0127%n等。试验表明， 这种钢的抗点蚀性极强、微裂纹率低， 具有抗hcl均匀腐蚀能力、良好的导热性和低热膨胀系数。同时， 其低温冲击和高温拉伸强度极好，冷脆转变温度低于- 80 ℃。
目前， 外径为3118mm, 壁厚218～711mm, 长度152～15200m的saf2507ct已成功用作海底控制阀管、化学注入管、承压导管、海底控制管缆等。为满足抗腐蚀性要求， 国外新研制出一种较经济的qt- 16cr80奥氏体不锈钢ct。其典型的化学元素质量分数为：
0102%c、16%cr、815%mn、0117%n和215%ni。试验研究结果证明， qt-16cr80ct耐蚀性高， 没有大气腐蚀、储存腐蚀和晶间腐蚀， 同时其低周疲劳性能和耐磨性高， 管柱摩阻小， 各项性能均优于cr13型不锈钢。
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