石油套管

　　^[1]　石油套管是石油钻探用重要器材，其主要器材还包括钻杆、岩心管和套管、钻铤及小口径钻进用钢管等。国产套管以地质钻探用钢经热轧或冷拔制成，钢号用“地质”(DZ)表示，常用的套管钢级有DZ40、DZ55、DZ753种。
　　1.用途
　　用于石油井钻探。
　　2.种类
　　按SY/T6194-96“石油套管”分短螺纹套管及其接箍和长螺纹套管及其接箍两种。
　　3.规格及外观质量
　　(1)国产套管按SY/T6194-96规定，套管长度不定尺，其范围8-13m。但不短于6m的套管可以提供，其数量不得超过20%。
　　(2)套管的内外表面不得有折叠、发纹、离层、裂纹、轧折和结疤。这些缺陷应完全清除掉，清除深度不得超过公称壁厚的12.5%。
　　(3)接箍外表面不得有折叠、发纹、离层、裂纹、轧折、结疤等缺陷。
　　(4)套管及接箍螺纹表面应光滑，不允许有毛刺、撕破及足以使螺纹中断影响强度和紧密连接的其他缺陷。
　　4.化学成分检验
　　(1)按SY/T6194-96规定。套管及其接箍采用同一钢级。含硫量＜0.045%，含磷量＜0.045%。
　　(2)按GB222-84的规定取化学分析样。按GB223中有关部分的规定进行化学分析。
　　(3)美国石油学会ARISPEC5CT1988第1版规定。化学分析按ASTME59最新版本制样，按ASTME350最新版本进行化学分析。
　　5.物理性能检验
　　(1)按SY/T6194-96规定。作压扁试验(GB246-97)拉力试验(GB228-87)及水压试验。
　　(2)按美国石油学会APISPEC5CT1988年第1版规定作静水压试验、压扁试验、硫化物应力腐蚀开裂试验、硬度试验(ASTME18或E10最新版本规定进行)、拉伸试验、横向冲击试验(ASTMA370、ASTME23和有关标准最新版本规定进行)、晶粒度测定(ASTME112最新版本或其他方法)。
　　6.主要进出口情况
　　(1)石油套管主要进口国家有：德国、日本、罗马尼亚、捷克、意大利、英国、奥地利、瑞士、美国，阿根廷、新加坡也有进口。进口标准多参照美国石油学会标准API5A，5AX，5AC。钢级是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。规格主要为139.77.72R-2，177.89.19R-2，244.58.94R-2，244.510.03R-2，244.511.05R-2等。
　　(2)API规定长度有三种：即R-1为4.88～7.62m，R-2为7.62～10.36m，R-3为10.36m至更长。
　　(3)部分进口货物标有LTC字样，即长丝扣套管。
　　(4)从日本进口套管除采用API标准外，还有少部分执行日本厂方标准(如新日铁、住友、川崎等)，钢号是NC-55E，NC-80E，NC-L80，NC-80HE等。
　　(5)在索赔案例中，出现过黑扣、丝扣损伤，管体折叠，断扣和螺纹紧密距超差，接箍J值超差等外观缺陷及套管脆裂、屈服强度低等内在品质问题。
　　7.包装
　　按SY/T6194-96规定，国产套管应以钢丝或钢带捆扎。每根套管及接箍螺纹的露出部分均应拧上保护环以保护螺纹。
　　8.其他
　　按美国石油学会标准APISPEC5CT1988年第1版，套管钢级分H-40、J-55、K-55、N-80、C-75、L-80、C-90、C-95、P-110、Q-125共10种。
　　套管应带螺纹和接箍供货，或按下述任一管端形式供货：
　　平端、圆螺纹不带接箍或带接箍，偏梯形螺纹带接箍或不带接箍，直连型螺纹、特殊端部加工、密封圈结构。
　　生产制造方法：
　　①一般锅炉管使用温度在450℃以下，国产管主要用10号、20号碳结钢热轧管或冷拔管制造。
　　②高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件，管子在高温烟气和水蒸气的作用下，会发生氧化和腐蚀。要求钢管具有高的持久强度，高的抗氧化腐蚀性能，并有良好的组织稳定性。
　　(2)用途：
　　①一般锅炉管主要用来制造水冷壁管、沸水管、过热蒸汽管、机车锅炉用的过热蒸汽管，大、小烟管及拱砖管等。
　　②高压锅炉管主要用来制造高压和超高压锅炉的过热器管、再热器管、导气管、主蒸汽管等。

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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。

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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。
　　目前该工艺在天津钢管的管加工厂已得以应用，质保数据表明，热处理后的钢管屈服强度Rt0.6在820-860MPa，抗拉强度Rm在910-940MPa，冲击韧性Akv在65-85J间，抗毁性能100%合格。数据表明，27MnCrV钢管已是相当优质的高钢级石油套管，另一方面也表明了亚温淬火工艺是钢制品生产中避免高温脆性时的一种极好方