本发明专利技术一种480MPa级铝合金油管用铝合金以重量百分比计，包括Zn：5.10～6.90％，Mg：1.10～1.80％，Cu：0.05～0.20％，Mn：0.10～0.30％，Cr：0.10～0.30％，Ti：0.01～0.02％，Zr：0.15～0.2％，其余为Al和不可避免杂质；其中不可避免的杂质中，Si含量不大于铝合金总重量的0.15％，Fe含量不大于铝合金总重量的0.15％。铝合金管材的制造方法，包括如下步骤：1)将如上含量的原料进行冶炼和炉外精炼后铸造制得管坯；2)三级均匀化处理；3)在高温下经进行挤压；4)进行双级固溶处理并淬火冷却；5)预拉伸变形；6)进行双级人工时效处理得到。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油管制造
，具体涉及。
技术介绍
随着石油工业的发展，对耐蚀合金油管用管材的性能及成本要求不断提高。铝合金油管具有比强度高、塑韧性好、耐腐蚀性能及耐疲劳性能优良等特点，其研宄受到广泛重视。目前普遍使用的耐蚀合金油管如镍基合金油管、铁镍基合金油管、双相不锈钢油管、马氏体不锈钢油管等多采用N1、Mo、Cr等贵金属元素高合金化设计，成本较高，比强度低，工艺复杂，加工难度大，加工性能要求较高，成材率低，供货周期长，完井管柱耐硫化氢应力腐蚀性能低。采用铝合金管材生产的铝合金油管，可简化生产工艺、降低加工难度、显著提高管材成材率、大幅度降低生产成本和供货周期。此外，采用铝合金油管可显著减轻完井管柱重量、大幅度降低不同深度完井管柱的应力集中、提高管柱服役寿命及安全性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种工艺简单，成本低廉，比强度高，耐硫化氢应力腐蚀性能好的480MPa级铝合金油管用铝合金及其管材制造方法。本专利技术是通过以下技术方案来实现:本专利技术一种480MPa级铝合金油管用铝合金，以重量百分比计，包括Zn:5.10?6.90%, Mg:1.10 ?1.80%, Cu:0.05 ?0.20%, Mn:0.10 ?0.30%, Cr:0.10 ?0.30%,T1:0.01?0.02%,Zr:0.15?0.2%，其余为Al和不可避免杂质；其中不可避免的杂质中，Si含量不大于销合金总重量的0.15%, Fe含量不大于销合金总重量的0.15%。本专利技术一种制造480MPa级铝合金油管用铝合金管材的方法，包括如下工艺步骤:I)以重量百分比计，将 Zn:5.10 ?6.90 %，Mg:1.10 ?1.80 %，Cu:0.05 ?0.20%, Mn:0.10 ?0.30%, Cr:0.10 ?0.30%,Ti:0.01 ?0.02%,Zr:0.15 ?0.2%，余量为Al，进行冶炼和炉外精炼后铸造制得管坯；2)将管坯加热进行三级均匀化处理；3)将三级均匀化后的管坯在高温下经进行挤压；4)将挤压后的管坯进行双级固溶处理并淬火冷却；5)将淬火冷却后的管坯进行管材的预拉伸变形；6)将预拉伸变形后的管材进行双级人工时效处理，得到480MPa级铝合金油管用铝合金管材。优选的，按重量百分比计，根据不可避免的杂质中，Si不大于0.15%和Fe不大于0.15%的要求，对Al按纯度进行选择备料。优选的，步骤2)所述三级均匀化处理时，先将管坯加热到360?375°C并保温8h进行第一级均匀化；然后加热至405?415°C并保温8h进行第二级均匀化；最后加热至445?460°C并保温1h进行第三级均匀化。优选的，步骤3)所述进行挤压时，管坯的高温为415?430°C，挤压比大于18，挤压速度为3?5mm/s。优选的，步骤4)所述双级固溶处理时，先加热到430?440°C并保温2h进行第一级固溶处理；然后再加热至460?470°C并保温Ih进行第二级固溶处理。优选的，步骤5)所述预拉伸变形的预拉伸变形量为4.0?6.0%。优选的，步骤6)所述双级人工时效处理时，先加热到90?100°C并保温24h进行第一级人工时效；然后加热至120?125°C并保温24h进行第二级人工时效。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术所述的铝合金，以高含量Zn和低含量Mg的搭配大大提高了其强度性能；适量的MruCr和Cu提高了其强度和重复加载抗力，并保证了其良好的塑韧性；微量Ti和Zr作为补充和完善，保证了其结构的稳定和性能的可靠；通过控制不可避免的Fe和Si的含量，极大的避免了缺口作用的发生；其整体比强度高，耐腐蚀性好，成本低廉，加工性好，成材率尚O本专利技术所述的制造方法，通过三级均匀化处理、预拉伸变形和双级人工时效相结合的处理工艺，获得晶内超细η’相和晶界断续η相为主的组织；能够消除不同铸锭偏析，有效防止铸锭开裂；能够增加位错密度，提高晶内强化析出相形核率，提高强度；而且还能够改善晶界η相分布情况，提高耐腐蚀性能。从而保证铝合金油管用管材具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。进一步的，所述的铝合金以及管材中，通过合理的成分和变形热处理工艺进行最终产品的组织和质量控制，各成分的作用及处理后的效果如下。锌和镁是铝合金油管用铝合金中主要强化元素。在充分固溶情况下，Zn和Mg在合金中形成主要强化相n’(MgZn2)。η’相在合金中的溶解度随温度的降低而急剧下降，η ’相在共晶温度下的溶解度达28%，在室温下下降到4?5%，具有很强的时效强化效果。在固溶极限范围内，提高Zn、Mg含量可以大大提高强度，但会导致合金的断裂韧性和抗硫化氢应力腐蚀性能降低。对于本专利技术的480MPa级铝合金油管用铝合金采用5.10?6.90%的Zn含量和1.10?1.80%的Mg含量设计。铜是铝合金油管用铝合金中重要合金元素。Cu可与Al和Mg形成强化相S相(Al2CuMg)对铝合金产生附加的强化效果，提高铝合金管材的强度和重复加载抗力。Cu能提高沉淀相的弥散度，改善晶间结构，如晶界沉淀相、晶界无沉淀析出带。但Cu的加入有产生晶间腐蚀和点腐蚀的倾向。对于本专利技术的480MPa级铝合金油管用铝合金Cu含量设计在0.05 ?0.20%范围。锰是铝合金油管用铝合金中经济的强化元素。Mn可细化晶粒、阻碍基体晶粒长大和再结晶，在不降低铝合金塑性和韧性的情况下，提高铝合金管材强度。但过量的Mn会降低Zn、Mg等溶质元素在基体中的溶解度从而降低强韧性。因此，本专利技术选取的Mn含量:0.10 ?0.30%。铬是补偿铝合金油管用铝合金中因强度升高而引起塑韧性损失的强化元素。Cr元素在提高管材的塑韧性的同时降低应力腐蚀开裂敏感性，但过量的Cr将降低铝合金管材的淬透性。因此，本专利技术选取的Cr含量:0.10?0.30%。钛和锆是铝合金油管用铝合金中细化晶粒、抑制再结晶的元素。T1、Zr和Al结合分别形成Al3T1、Al3Zr金属间化合物，这种金属间化合物有两种结构和形态:从熔体中直接析出的Al3T1、Al3Zr为四方结构，可显著细化合金的铸态晶粒；另一种是铸锭均匀化过程中析出的球形粒子，与基体共格，具有强烈抑制热加工过程中再结晶的作用。微量的Ti和适量的Zr即可实现上述作用，因此本专利技术选取的Ti含量:0.01?0.02%、Zr含量:0.15?0.铁和硅是铝合金油管用铝合金中的有害杂质，在合金中是不可避免的，主要来自原材料、熔炼和铸造中使用的工具和设备。Fe和Si在合金中主要以硬而脆的FeAl3和游离的Si形式存在，包括以粗大的不溶或难溶的Mg2S1、Al6Fe, AlFeS1、Al7Cu2Fe等脆性相和共晶化合物的形式存在。含Fe、Si的相在室温下很难溶解，起到缺口作用，容易成为裂纹源而使材料发生断裂。因此，本专利技术中控制Fe含量< 0.15%，Si含量< 0.15%。【附图说明】图1为本专利技术实例I的双级人工时效后铝合金管材的透射电镜组织图。图2为本专利技术实例2的双级人工时效后铝合金管材的透射电镜组织图。图3为本专利技术实例3的双级人工时效后铝合金管材的透射电镜组织图。【具体实施方式】下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种480MPa级铝合金油管用铝合金，其特征在于，以重量百分比计，包括Zn：5.10～6.90％，Mg：1.10～1.80％，Cu：0.05～0.20％，Mn：0.10～0.30％，Cr：0.10～0.30％，Ti：0.01～0.02％，Zr：0.15～0.2％，其余为Al和不可避免杂质；其中不可避免的杂质中，Si含量不大于铝合金总重量的0.15％，Fe含量不大于铝合金总重量的0.15％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯春，王鹏，朱丽娟，韩礼红，冯耀荣，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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