：本发明属于石油天然气管材技术领域，涉及一种具有高扭矩、高抗压、高寿命等性能的超高强度连续管制造方法，尤其是一种高强度高性能连续管及其制造方法。
背景技术：
：连续管(CT，Coiledtubing)，是一种高强度、高塑性并具有一定抗腐蚀性能的单根长度可达数千米的新型油气管材。由于连续管技术具有效率高、成本低、作业范围广、占地面积小等一系列技术优点和作业优势，因此连续管将在油气田勘探、开发、作业、增产中发挥着越来越重要的作用，具有广阔的应用前景。目前，伴随着我国油气勘探开发难度加大和非常规油气资源开发的数量增多，许多复杂油气井工程难题将显现出来。比如塔里木盆地，其油气井集超深、超高压、超高温于一体，对连续管的强度、抗击溃等综合性能的要求有了进一步提高。而且深层油气资源的勘探开发是各石油公司提高企业效益和竞争力达到稳产、增产的关键。以50.8×4.44mm的连续管为例，在屈服强度小于689MPa(100000psi)，负载安全系数0.8的情况下，其单根连续管最大长度为7098m，下井深度也不会超出此长度。常规连续管强度偏低，不能适应上述深井、超深井和高压井作业。超高强度连续管凭借较高的强度，可承受的最大载荷也较高，可以满足在深井、超深井中的使用，在深井、超深井中作业优势明显。所以面对在油气田开采中深井、超深井数量不断增加，需要大量高强度的连续管。同时，为了提高开采效率，国内外大量采用水平井。超高强度连续管比普通强度连续管在水平井酸化压裂作业中有明显优势：超高强度连续管抗内压高，抗挤毁压力大，适合进行高压作业。由于连续管强度高，一次下管柱逐层压裂的层数多，可以多达十几个小层，作业效率高，能有效提高油气井的产量。所以应用具有强度高、扭矩高、疲劳寿命高等优势超高强度连续管进行水平井的压裂作业，可实现作业效率的大幅提升。另外，连续管在作业中需要反复塑性变形，疲劳寿命是其主要性能指标，超高强度连续管凭借强度高、扭矩高、抗压高等优势，其低周疲劳使用寿命远高于低强度连续管。
技术实现要素：
：本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有高扭矩、高抗压、高寿命等性能的超高强度连续管制造方法。通过合理合金设计，采用精炼、控扎、酸洗等工艺制备出连续管用卷板。利用特殊的板材对接技术对纵剪后的连续管卷板连接，采用排辊成型及高频感应焊(HFW)技术进行制管，并通过后续的热处理制造出超高强度连续管。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一种高强度高性能连续管，所述连续管的屈服强度689-965MPa、抗拉强度758-1034MPa、延伸率≥13％、外径范围为Φ25.4-Φ88.9mm、壁厚范围为2.4-6.35mm、长度范围为1000-10000m、硬度≤28HRC。按照质量百分数，所述连续管的化学成分如下：C0.12-0.16％、Mn0.7-2.0％、P≤0.002％、S≤0.003％、Si0.4-0.45％、Cr1.0-1.5％、Ni0.36-0.8％、Cu0.26-0.4％、Mo0.45-0.5％、Al0.04-0.05％、Ti0.03-0.05％、V0.05-0.08％、Nb0.02-0.06％、Fe余量。所述连续管的制造方法，按照如下步骤：(1)将铁水作为主原料，经过顶底复合吹转炉与氩氧脱碳、钢包精炼和炉外精炼，并浇注成连铸坯；将铸坯铸成板坯，最后制成长度超过500米卷板；(2)卷板纵剪及对接；(3)制造直缝超高强度连续管；(4)对高频焊焊缝和全管体需要分别进行热处理。所述步骤(1)为：将铸坯加热温度到1050-1250℃，采用连铸技术应用电磁搅拌控制铸成20-60mm厚度的板坯，终轧温度：820-880℃，将其轧成2.4-6.35mm厚度的热轧板，卷曲温度500-600℃，最后制成长度超过500米卷板。所述步骤(2)为：将制备好的超高强度卷板按照连续管规格要求，通过纵剪机组剪成80-300mm的钢带；为满足连续管长度要求，需将钢带接长；钢带接长采用45°斜焊对接的方法；在对接时，将前后两条钢带的端头加工成45°后，合理加工坡口，坡口为I型、V型或U型，采用等离子填丝焊或氩弧焊方法将其焊接，当焊缝冷却后，清理焊缝表面，然后将焊缝及热影响区重新加热到AC3温度以上，保温10-30s，采用5-9吨的压力，将焊缝及热影响区进行高温辊轧，辊轧后焊缝及热影响区自然冷却；冷却温度小于150℃后，将焊缝及热影响区重新加热600-800℃进行退火。所述步骤(2)为：根据最终连续管的外径和壁厚要求，采用铣边的方法将带钢侧面刨成I型、V型或X型坡口，精确控制带钢宽度和板边垂直度，采用UOE排辊成型方法控制钢带成型；利用高频感应焊接技术，精确控制开口角和挤压量及焊接参数，对成型的钢带进行纵向焊接，确保焊接质量；控制焊缝的挤压量在1.0-2.5mm，开口角θ控制在4-8°，焊接速度为15-25m/min；焊接成管径为Φ25.4-Φ88.9mm，壁厚为2.4-6.35mm的直缝超高强度连续管。所述步骤(2)为：焊接完成后，将焊缝局部加热到AC3以上，并采用挤压辊对其管材采用定径的方式对焊缝施加一定的形变量，随后对其淬火；在淬火完后，采用中频或其他快速加热方式，将整管加热到两相区，热透后对其进行控制冷却，消除焊缝劣汰组织、降低硬度，改善整体性能；焊缝热处理温度为：850-960℃，全管体热处理温度600-850℃。本发明所述的一种超高强度(屈服强度689-965MPa，抗拉强度758-1034MPa硬度≤28HRC。)连续管及制造方法。采用的技术方案是：(1)超高强度连续管板材设计：板材设计采用低碳微合金钢设计体系，根据以下化学成分重量百分比冶炼、浇铸成板坯：按照质量百分数，所述连续管的化学成分如下：C0.12-0.16％、Mn0.7-2.0％、P≤0.002％、S≤0.003％、Si0.4-0.45％、Cr1.0-1.5％、Ni0.36-0.8％、Cu0.26-0.4％、Mo0.45-0.5％、Al0.04-0.05％、Ti0.03-0.05％、V0.05-0.08％、Nb0.02-0.06％、Fe余量。将铁水作为主原料，经过顶底复合吹转炉与氩氧脱碳(AOD)以及钢包精炼和炉外精炼，钢水的成分质量百分数达到上述要求即可出钢，浇注成连铸坯。将铸坯加热温度到1050-1250℃，采用连铸技术应用电磁搅拌控制铸成20-60mm厚度的板坯，终轧温度：820-880℃，将其轧成2.4-6.35mm厚度的热轧板，卷曲温度500-600℃，最后制成长度超过500米、厚度符合应用要求的卷材，其中，厚度可随长度有规律的变化。(2)卷板纵剪及对接：将制备好的超高强度卷板按照连续管规格要求，通过纵剪机组剪成80-300mm的钢带。为满足连续管长度要求，需将钢带接长。钢带接长采用45°斜焊对接的方法。在对接时，将前后两条钢带的端头加工成45°后，合理加工坡口(I型、V型或U型)，采用等离子填丝焊或氩弧焊方法将其焊接，所需焊丝为专门研制的焊丝。当焊缝冷却后，清理焊缝表面，然后将焊缝及热影响区重新加热到AC3温度以上，保温10-30s，采用5-9吨的压力，将焊缝及热影响区进行高温辊轧，辊轧后焊缝及热影响区自然冷却。冷却温度小于150℃后，将焊缝及热影响区重新加热600-800℃进行退火(3)根据最终连续管的外径和壁厚要求，采用铣边的方法将钢侧面刨成I型、V型或X型坡口，精确控制带钢宽度和板边垂直度，采用UOE排辊成型方法控制钢带成型。利用高频感应焊接技术，精确控制开口角和挤压量及焊接参数，对成型的钢带进行纵向焊接，确保焊接质量。控制焊缝的挤压量在1.0-2.5mm，开口角θ控制在4-8°，焊接速度为15-25m/min。焊接成管径为Φ25.4-Φ88.9mm，壁厚为2.4-6.35mm的直缝超高强度连续管。(4)为了确保连续管的整体硬度，对高频焊焊缝和全管体需要分别进行热处理。为了改善焊缝质量，焊接完成后，将焊缝局部加热到AC3以上，并采用挤压辊对其管材采用定径的方式对焊缝施加一定的形变量，随后对其淬火；在淬火完后，采用中频或其他快速加热方式，将整管加热到两相区，热透后对其进行控制冷却，从而达到消除焊缝劣汰组织、降低硬度，改善整体性能的目的。焊缝热处理温度为：850-960℃，全管体热处理温度600-850℃。本发明的有益效果在于：本发明的超高强度连续管制造方法，制造的连续管屈服强度689-965MPa，抗拉强度758-1034MPa硬度≤28HRC。具有强度高、扭矩高、抗压高、寿命高的特性，适合在深井、超深井中应用，同时适合进行高压作业。在水平压裂作业时一次压裂层数可以多达十多层，作业效率高，能有效提高油气井的产量。具体实施方式：下面对本发明做进一步详细描述：按照上述卷板化学成分要求，配备两种化学成分的连续管卷板，一组元素质量百分数高，一组元素质量百分数低，分别进行超高强度连续管制造。两种实施例制造的都是超高强度连续管。元素质量分数高的卷板制造超高强度连续管的主要制造步骤如下：一、制备超高强度连续管卷板将铁水作为主原料，经过顶底复合吹转炉与氩氧脱碳(AOD)以及钢包精炼炉精炼，钢水的成分质量百分数达到下述要求即可出钢，浇注成连铸坯。按照质量百分数，所述连续管的化学成分如下：C0.15％、Mn1.5％、P≤0.002％、S≤0.003％、Si0.45％、Cr1.4％、Ni0.7％、Cu0.32％、Mo0.48％、Al0.05％、Ti0.04％、V0.07％、Nb0.05％、Fe余量。采用连铸技术应用电磁搅拌控制铸成20-60mm厚度的板坯，重新加热至约1100℃，采用热钢带轧机通过热机械控制工艺(TMPC)轧成厚度为4.44mm、宽度为1180mm的热轧板，再经过适当的控制冷却，形成超高强度连续管卷板，最后经过酸洗、检测后，经张力卷曲机卷曲成卷板供制管使用。二、超高强度连续管制备1、卷板纵剪和钢带接长将制备好的连续管卷板通过纵剪机组剪成157mm的钢带。为满足连续管长度要求，将钢带进行板板对焊，通过45°斜焊方式使钢带连接起来。将前后两条钢带的端头加工成45°，采用等离子焊的方式进行焊接，焊接全过程采用纯度≥99.7％的氮气作为保护气体，在连续气体保护下进行板板对焊；焊锋冷却后将焊缝进行加热碾压处理，迅速将焊缝加热到750℃，保温20s，用轧辊对焊缝进行挤压，挤压压力约为7吨。碾压后的焊缝冷却到温度小于150℃后，将焊缝重新加热700℃，大气中自然冷却。2、连续管的成型与焊接钢带板边采用铣边方法将边部铣为V型，精确控制带钢宽度和板边垂直度；采用UOE排辊成型方法控制钢带成型；采用高频焊接技术焊接连续管管坯，焊速18m/min，频率380KHz，功率170Kw、挤压量在1.5mm，开口角θ控制在6°。焊接成管径为Φ50.8mm，壁厚为4.44mm的直缝电阻焊钢管。3、焊缝热处理焊后对管壁外毛刺进行刮除，通过中频感应加热设备，将焊缝迅速加热到940℃，随后控制水冷温度为25℃，使焊缝温度约450℃进行水冷，已获得较好的焊缝性能。4、全管体热处理为了消除制管后残余应力，管体母材产生良好的组织性能，将利用中频加热系统对连续管全管体加热到760℃，再进行水冷。5、超高强度连续管的连续卷曲通过卷取机缠绕到适当芯径的卷筒上，连续生产制备3500m超高强度连续管，以便运输和使用。6、超高强度连续管的主要性能屈服强度为905MPa，抗拉强度为985MPa，延伸率达到20％，硬度小于28HV。元素质量分数低的卷板制造超高强度连续管的主要制造步骤如下：一、制备超高强度连续管卷板将铁水作为主原料，经过顶底复合吹转炉与氩氧脱碳(AOD)以及钢包精炼炉精炼，钢水的成分质量百分数达到下述要求即可出钢，浇注成连铸坯。按照质量百分数，所述连续管的化学成分如下：C0.12％、Mn0.8％、P≤0.0015％、S≤0.003％、Si0.4％、Cr1.1％、Ni0.4％、Cu0.28％、Mo0.45％、Al0.04％、Ti0.04％、V0.06％、Nb0.03％、Fe余量。采用连铸技术应用电磁搅拌控制铸成20-60mm厚度的板坯，重新加热至约1100℃，采用热钢带轧机通过热机械控制工艺(TMPC)轧成厚度为4.44mm、宽度为1180mm的热轧板，再经过适当的控制冷却，形成超高强度连续管卷板，最后经过酸洗、检测后，经张力卷曲机卷曲成卷板供制管使用。二、超高强度连续管制备1、卷板纵剪和钢带接长将制备好的连续管卷板通过纵剪机组剪成157mm的钢带。为满足连续管长度要求，将钢带进行板板对焊，通过45°斜焊方式使钢带连接起来。将前后两条钢带的端头加工成45°，采用等离子焊的方式进行焊接，焊接全过程采用纯度≥99.7％的氮气作为保护气体，在连续气体保护下进行板板对焊；焊锋冷却后将焊缝进行加热碾压处理，迅速将焊缝加热到725℃，保温20s，用轧辊对焊缝进行挤压，挤压压力约为7吨。碾压后的焊缝冷却到温度小于150℃后，将焊缝重新加热700℃，大气中自然冷却。2、连续管的成型与焊接钢带板边采用铣边方法将边部铣为V型，精确控制带钢宽度和板边垂直度；采用UOE排辊成型方法控制钢带成型；采用高频焊接技术焊接连续管管坯，焊速18m/min，频率380KHz，功率170Kw、挤压量在1.5mm，开口角θ控制在6°。焊接成管径为Φ50.8mm，壁厚为4.44mm的直缝电阻焊钢管。3、焊缝热处理焊后对管壁外毛刺进行刮除，通过中频感应加热设备，将焊缝迅速加热到925℃，随后控制水冷温度为25℃，使焊缝温度约450℃进行水冷，已获得较好的焊缝性能。4、全管体热处理为了消除制管后残余应力，管体母材产生良好的组织性能，将利用中频加热系统对连续管全管体加热到720℃，再进行水冷。5、超高强度连续管的连续卷曲通过卷取机缠绕到适当芯径的卷筒上，连续生产制备3500m超高强度连续管，以便运输和使用。6、超高强度连续管的主要性能屈服强度为725MPa，抗拉强度为820MPa，延伸率达到24％，硬度小于28HV。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。