不锈钢管_304不锈钢管专注生产N年

1、前言

上世纪70年代，在欧洲的一些天然气井中，为防止CO2腐蚀，采用9%Cr和13Cr%不锈钢制作油井管；美国的油气井也采用这种高铬不锈钢的油井管；后来，在API 5CT标准1988版中，补充了耐腐蚀油井管钢种，如C-75钢级增加了9Cr和13Cr两个马氏体不锈钢钢种；C-90增加了两个钢种。

上世纪90年代初，随着天津大无缝全流程项目（电炉+连轧管+热处理+螺纹加工）建成投产和宝钢140机组品种的开发，油井管的生产得到了快速的发展，不断地满足了国内油田开发的需要。 90年代后期，随着我国油气资源向着深井、复杂的地质条件区域开发，油田向油井管生产企业提出了抗二氧化碳用的13Cr不锈钢管需要，值此，也拉开了我国油气用不锈钢管开发的序幕。

2、我国油气井用管发展简况

2.1 中国油气井管发展历程

中国油气井管生产有60多年的历史。新中国建立以来，从1954年鞍钢生产的 根无缝油管至今，中国油井管发展大致分为四个阶段。

阶段为1954 -- 1985年

鞍钢、包钢和成都无缝钢管厂相继生产油井管。生产初期，鞍钢的油管产品按照鞍标和冶标（与原苏联标准等效）交货。上世纪70年代原冶金部参照API标准，制定并颁布了“石油套管”部颁标准YB690-1970和“石油对焊钻杆、钻铤、方钻杆管材”部颁标准YB691-1970。成都无缝钢管厂和包钢参照上述标准生产套管和对焊钻杆（包钢只生产套管）。80年开始鞍钢、包钢和成都无缝钢管厂开始按照API标准试制和批量生产油井管。在这一阶段，上述三个厂为大庆、胜利、大港及四川等油田开发的油井管产品主要是DZ40、DZ50和DZ55等低钢级产品（碳锰钢，包钢的钢种里加入了量的铌和稀土）。尽管是油井管的低端产品，但由于当时的冶炼、轧制、热处理和管加工装备水平较低，产品表面质量、尺寸精度和螺纹加工质量等都难以满足油田要求。

第二阶段为1986年-- 1991年

宝钢从国外引进的Φ140mm全浮动芯棒连轧机组建成投产（可生产油管和5 1/2〞套管），使国内油井管生产的装备水平有了突破性的进展，但由于受机组的规格所限，仅能为油田提供少部分规格和品种。从1986年1月起，原冶金部正式宣布废除YB690-1970和YB691-1970等标准，一律改用等同API标准的YB/T和GB3303-1982系列标准生产油井管。1990年4月，成都无缝钢管厂在国内 个通过美国石油学会颁发的API 5CT 5B、5D（7）会标许可证。但由于国内钢管企业的整体水平仍较低，不能满足油气行业快速发展的需要，至1991年中国油井管产量仅13.67万吨，国产化率仅13.54%。产品主要采用以碳锰钢生产的J55钢级的油套管，N80钢级的油套管还处在研制阶段。

第三阶段1992年-2012年

随着中国经济步入高速发展的快车道，对石油需求不断增加，推动了石油工业的快速发展，同时也拉动了油井管等能源用管需求的快速增长。另外，天津钢管公司（天管集团前身）从国外引进的Φ250MPM机组的建成投产（现代化的全流程专业化油井管生产企业），一举改变了中国油井管生产装备及工艺的落后局面。之后又建成三条PQF三辊式高精度连轧管机组，这种机型代表了当今世界无缝钢管轧制技术的 水平。这期间国内一些企业（包括宝钢、成都无缝、衡阳钢管、包钢、西姆莱斯、安徽天大等）陆续投资新建了一批现代化的轧机并改造或新建了热处理线和管加工线，使中国油井管整体制造水平有了大幅度提高，油井管产量迅速增长。

在这一阶段，中国油井管无论在产量、质量和品种上，都基本满足了国内油田用管的需求，还大量出口到国外。2004年，中国油井管进口量为32.20万吨，出口量为33.23万吨，实现了油井管的净出口。2008年中国油井管产量达到了630万吨，出口333万吨，进口24.57万吨，净进口308万吨，国产化率达到95.5%。

第四阶段2013年及以后

随着中国经济步入中高速发展，和非石化能源快速发展以及中国油气行业开发增长呈下降趋势（油气用管表观消费已达到峰值），其中石油开采呈现下降的趋势（石油资源枯竭），石油管材的需求量不断下降。未来中国油气工业的发展是向着页岩气、煤层气、海洋油气（包括可燃冰）等资源开发。

随着我国经济建设的快速发展，不锈钢钢管的消费量不断增加，不锈钢无缝钢管的需求量日趋扩大，市场前景看好。不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中得到广泛应用。Φ89mm以下300系列奥氏体不锈钢无缝钢管因其具有良好的综合性能，在锅炉、石化行业中得到大量使用。特别是在锅炉行业中作为热交换器的重要母材来使用。 

  自Φ89mm以下300系列不锈钢无缝钢管国产化以来，涌现出大量的生产加工企业，主要包括江苏武进不锈钢股份有限公司、浙江久立特材科技股份有限公司以及攀钢集团江油长城特殊钢有限公司等；主要的生产工艺路线有：“穿孔+多道次冷轧（拔）”或“挤压+多道次冷轧（拔）”。因每道次变形量有限，要制成成品常需要多道次的冷轧或冷拔。由于不锈钢的冷加工硬化和表面质量等原因，在进行每道次的冷轧或冷拔前，需进行退火热处理、酸洗、润滑等一系列处理。繁杂的工序带来生产流程长、生产周期长、产量低、成材率低、成本高以及酸洗污染环境等问题。 

  在生产奥氏体不锈钢无缝钢管时存在以下技术难点： 

  （1）确定不锈钢钢管坯料加热工艺制定有一定难度。不锈钢加热温度范围窄，其导热率与碳钢差别也较大。在加热制度设计上，为保证加热质量，必须将加热速度控制在合理的范围之内。而在高温时，过长的高温保温时间和过高的保温温度易导致坯料晶粒组织产生δ铁素体以及出现晶粒长大严重现象，从而造成钢管内表面缺陷。 

  （2）变形工艺参数设定需重新选择，明显不同于碳钢钢管。与碳钢钢管相比，不锈钢钢管具有变形抗力大、热膨胀系数大、低温段热导率低、宽展大、易黏钢的特点，在穿孔、定（减）径工艺参数的设定上与碳钢钢管有明显差异。 

  （3）不锈钢钢管在线水冷热处理技术需要确立。在线水冷不同于离线固溶，在线水冷不需再次对钢管进行加热，如何利用变形余热进行在线处理，保证钢管的力学性能可满足后续加工要求。 

  攀钢集团成都钢钒有限公司为达到局部以热代冷、简化工序、降低成本、缩短生产周期的目的，通过生产工艺优化、创新，开发出一种在热轧机组进行轧制和在线水冷的工艺，直接生产出接近终冷轧成品尺寸的不锈钢无缝钢管坯料。 

  设计开发的“热轧（穿孔+定径）+在线水冷”生产Φ89mm以下不锈钢无缝钢管坯料生产工艺，可减少中间冷轧（拔）道次，极大地简化工艺流程。 

  采用在线水冷热处理，将不锈钢无缝钢管坯料的入水温度控制在920～950℃，可有效保证各方面性能满足后续冷加工要求，能够实现代替离线固溶的目的。