1、前言

上世紀(jì)70年代，在歐洲的一些天然氣井中，為防止CO2腐蝕，采用9%Cr和13Cr%不銹鋼制作油井管；美國(guó)的油氣井也采用這種高鉻不銹鋼的油井管；后來(lái)，在API 5CT標(biāo)準(zhǔn)1988版中，補(bǔ)充了耐腐蝕油井管鋼種，如C-75鋼級(jí)增加了9Cr和13Cr兩個(gè)馬氏體不銹鋼鋼種；C-90增加了兩個(gè)鋼種。

上世紀(jì)90年代初，隨著天津大無(wú)縫全流程項(xiàng)目（電爐+連軋管+熱處理+螺紋加工）建成投產(chǎn)和寶鋼140機(jī)組品種的開(kāi)發(fā)，油井管的生產(chǎn)得到了快速的發(fā)展，不斷地滿足了國(guó)內(nèi)油田開(kāi)發(fā)的需要。 90年代后期，隨著我國(guó)油氣資源向著深井、復(fù)雜的地質(zhì)條件區(qū)域開(kāi)發(fā)，油田向油井管生產(chǎn)企業(yè)提出了抗二氧化碳用的13Cr不銹鋼管需要，值此，也拉開(kāi)了我國(guó)油氣用不銹鋼管開(kāi)發(fā)的序幕。

2、我國(guó)油氣井用管發(fā)展簡(jiǎn)況

2.1 中國(guó)油氣井管發(fā)展歷程

中國(guó)油氣井管生產(chǎn)有60多年的歷史。新中國(guó)建立以來(lái)，從1954年鞍鋼生產(chǎn)的 根無(wú)縫油管至今，中國(guó)油井管發(fā)展大致分為四個(gè)階段。

階段為1954 -- 1985年

鞍鋼、包鋼和成都無(wú)縫鋼管廠相繼生產(chǎn)油井管。生產(chǎn)初期，鞍鋼的油管產(chǎn)品按照鞍標(biāo)和冶標(biāo)（與原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)等效）交貨。上世紀(jì)70年代原冶金部參照API標(biāo)準(zhǔn)，制定并頒布了“石油套管”部頒標(biāo)準(zhǔn)YB690-1970和“石油對(duì)焊鉆桿、鉆鋌、方鉆桿管材”部頒標(biāo)準(zhǔn)YB691-1970。成都無(wú)縫鋼管廠和包鋼參照上述標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)套管和對(duì)焊鉆桿（包鋼只生產(chǎn)套管）。80年開(kāi)始鞍鋼、包鋼和成都無(wú)縫鋼管廠開(kāi)始按照API標(biāo)準(zhǔn)試制和批量生產(chǎn)油井管。在這一階段，上述三個(gè)廠為大慶、勝利、大港及四川等油田開(kāi)發(fā)的油井管產(chǎn)品主要是DZ40、DZ50和DZ55等低鋼級(jí)產(chǎn)品（碳錳鋼，包鋼的鋼種里加入了量的鈮和稀土）。盡管是油井管的低端產(chǎn)品，但由于當(dāng)時(shí)的冶煉、軋制、熱處理和管加工裝備水平較低，產(chǎn)品表面質(zhì)量、尺寸精度和螺紋加工質(zhì)量等都難以滿足油田要求。

第二階段為1986年-- 1991年

寶鋼從國(guó)外引進(jìn)的Φ140mm全浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)組建成投產(chǎn)（可生產(chǎn)油管和5 1/2〞套管），使國(guó)內(nèi)油井管生產(chǎn)的裝備水平有了突破性的進(jìn)展，但由于受機(jī)組的規(guī)格所限，僅能為油田提供少部分規(guī)格和品種。從1986年1月起，原冶金部正式宣布廢除YB690-1970和YB691-1970等標(biāo)準(zhǔn)，一律改用等同API標(biāo)準(zhǔn)的YB/T和GB3303-1982系列標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)油井管。1990年4月，成都無(wú)縫鋼管廠在國(guó)內(nèi) 個(gè)通過(guò)美國(guó)石油學(xué)會(huì)頒發(fā)的API 5CT 5B、5D（7）會(huì)標(biāo)許可證。但由于國(guó)內(nèi)鋼管企業(yè)的整體水平仍較低，不能滿足油氣行業(yè)快速發(fā)展的需要，至1991年中國(guó)油井管產(chǎn)量?jī)H13.67萬(wàn)噸，國(guó)產(chǎn)化率僅13.54%。產(chǎn)品主要采用以碳錳鋼生產(chǎn)的J55鋼級(jí)的油套管，N80鋼級(jí)的油套管還處在研制階段。

第三階段1992年-2012年

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)步入高速發(fā)展的快車(chē)道，對(duì)石油需求不斷增加，推動(dòng)了石油工業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)也拉動(dòng)了油井管等能源用管需求的快速增長(zhǎng)。另外，天津鋼管公司（天管集團(tuán)前身）從國(guó)外引進(jìn)的Φ250MPM機(jī)組的建成投產(chǎn)（現(xiàn)代化的全流程專業(yè)化油井管生產(chǎn)企業(yè)），一舉改變了中國(guó)油井管生產(chǎn)裝備及工藝的落后局面。之后又建成三條PQF三輥式高精度連軋管機(jī)組，這種機(jī)型代表了當(dāng)今世界無(wú)縫鋼管軋制技術(shù)的 水平。這期間國(guó)內(nèi)一些企業(yè)（包括寶鋼、成都無(wú)縫、衡陽(yáng)鋼管、包鋼、西姆萊斯、安徽天大等）陸續(xù)投資新建了一批現(xiàn)代化的軋機(jī)并改造或新建了熱處理線和管加工線，使中國(guó)油井管整體制造水平有了大幅度提高，油井管產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。

在這一階段，中國(guó)油井管無(wú)論在產(chǎn)量、質(zhì)量和品種上，都基本滿足了國(guó)內(nèi)油田用管的需求，還大量出口到國(guó)外。2004年，中國(guó)油井管進(jìn)口量為32.20萬(wàn)噸，出口量為33.23萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)了油井管的凈出口。2008年中國(guó)油井管產(chǎn)量達(dá)到了630萬(wàn)噸，出口333萬(wàn)噸，進(jìn)口24.57萬(wàn)噸，凈進(jìn)口308萬(wàn)噸，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95.5%。

第四階段2013年及以后

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)步入中高速發(fā)展，和非石化能源快速發(fā)展以及中國(guó)油氣行業(yè)開(kāi)發(fā)增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)（油氣用管表觀消費(fèi)已達(dá)到峰值），其中石油開(kāi)采呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)（石油資源枯竭），石油管材的需求量不斷下降。未來(lái)中國(guó)油氣工業(yè)的發(fā)展是向著頁(yè)巖氣、煤層氣、海洋油氣（包括可燃冰）等資源開(kāi)發(fā)。

不銹鋼無(wú)縫管的制造工藝

1.熱軋（擠壓無(wú)縫鋼管）：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→水壓試驗(yàn)（或探傷）→標(biāo)記→入庫(kù)

軋制無(wú)縫管的原料是圓管坯，圓管胚要經(jīng)過(guò)切割機(jī)的切割加工成長(zhǎng)度約為1米的坯料，并經(jīng)傳送帶送到熔爐內(nèi)加熱。鋼坯被送入熔爐內(nèi)加熱，溫度大約為1200攝氏度。燃料為氫氣或乙炔。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問(wèn)題.圓管坯出爐后要經(jīng)過(guò)壓力穿孔機(jī)進(jìn)行穿空。一般較常見(jiàn)的穿孔機(jī)是錐形輥穿孔機(jī)，這種穿孔機(jī)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，穿孔擴(kuò)徑量大，可穿多種鋼種。穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。擠壓后要脫管定徑。定徑機(jī)通過(guò)錐形鉆頭高速旋轉(zhuǎn)入鋼胚打孔，形成鋼管。鋼管內(nèi)徑由定徑機(jī)鉆頭的外徑長(zhǎng)度來(lái)確定。鋼管經(jīng)定徑后，進(jìn)入冷卻塔中，通過(guò)噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問(wèn)題，將被探測(cè)出。鋼管質(zhì)檢后還要通過(guò)嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車(chē)吊入倉(cāng)庫(kù)中。

2.冷拔（軋）無(wú)縫鋼管：圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗(yàn)（探傷）→標(biāo)記→入庫(kù)。

冷拔（軋）無(wú)縫鋼管的軋制方法較熱軋（擠壓無(wú)縫鋼管）復(fù)雜。它們的生產(chǎn)工藝流程前三步基本相同。不同之處從第四個(gè)步驟開(kāi)始，圓管坯經(jīng)打空后，要打頭，退火。退火后要用專門(mén)的酸性液體進(jìn)行酸洗。酸洗后，涂油。然后緊接著是經(jīng)過(guò)多道次冷拔（冷軋）再坯管，專門(mén)的熱處理。熱處理后，就要被矯直。