钢丝制造技术

一种钢丝，所述钢丝包含以下元素：0.30‑0.80重量％的碳、0.25‑0.45重量％的硅、0.20‑0.70重量％的锰、0.008‑0.020重量％的钛、0.001‑0.004重量％的锆，其中所述钢丝的微观结构的至少50％包括足够小以在300X的放大倍率下不可分辨的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢丝本专利技术涉及钢丝。具体地但非排他性地讲，本专利技术涉及用于增强柔性管的钢丝。本专利技术还涉及用于制备钢丝的方法。
技术介绍
传统上，柔性管用于将采出液诸如油和/或气和/或水从一个位置输送到另一个位置。柔性管具体地讲可用于将海底位置(其可以是深海)连接到海平面位置。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或多个端部接头的组件。管主体通常形成为层状材料的组合，该层状材料的组合形成承压导管。管结构允许大的挠曲，而不会引起会在其寿命期间损害管的功能的弯曲应力。管主体通常被构建为包括金属层和聚合物层的组合结构。非粘结柔性管可用于深水(小于3，300英尺(1，005.84米)和超深水(大于3，300英尺)环境。对于石油的需求日益增长导致在越来越大的深度进行勘探，其中环境因素变得越来越极端。例如，在此类深水环境和超深水环境中，洋底温度增加了输送流体冷却至可导致管堵塞的温度的风险。增加的深度还增加了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。已知输送采出液诸如油和气通常导致柔性管的各个层经受相对酸性条件。这可被称为“酸性服务”。某些采出液的硫化氢(H2S)浓度相对较高。硫化氢的存在可导致多个问题，例如腐蚀和柔性管层的开裂。可能影响柔性管的性能和寿命的一个问题是管内一个或多个层的开裂。具体地讲，湿硫化氢开裂可由硫化氢的存在造成。这可在钢管暴露于湿硫化氢环境时发生。在湿H2S开裂期间，来自例如湿H2S腐蚀反应的原子氢可扩散到钢中并聚集在钢内的夹杂物或杂质的位置中。H2S在管环境中的存在防止了通常将发生的氢重组反应，从而允许单个氢原子进入钢而不是在钢外部组合。钢内原子氢的存在可造成氢聚集位置处的弱化。具体地讲，氢原子在钢中夹杂物位点处组合成气态氢(H2)分子可在金属内产生压力。这可导致延展性、韧性和拉伸强度降低，并且可最终导致氢致开裂(HIC)。可由H2S的存在导致的另一个问题是硫化物应力开裂(SSC)。类似于HIC，这是由氢扩散到钢中并聚集在夹杂物、杂质的位置或钢内的高局部应力的位置中所造成的。SSC通常在应力条件下，具体地讲在钢内存在的拉伸应力下发生。SSC通常在焊缝区中发生。原子氢可聚集在围绕焊缝的区域中，并且因此可引发开裂。先前已使用非金属夹杂物的严格控制作为改善钢丝抗裂性的方式。这包括采用各种清洁操作，以便限制钢内元素诸如硫和磷的存在。例如，可使用硫量非常低(例如，少于0.003重量％)的钢的制备。然而，将硫量限制到这样的程度增加了钢丝的制备成本，并且造成显著的加工困难。在钢制备期间使用钙处理(或其他类似的夹杂物形状控制添加)也可用于控制夹杂物的形状。然而，钙(或类似)的添加可导致不期望的大而圆的夹杂物。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种钢丝，所述钢丝包含以下元素：0.30-0.80重量％的碳，0.25-0.45重量％的硅，0.20-0.70重量％的锰，0.008-0.020重量％的钛，0.001-0.004重量％的锆；其中所述钢丝的微观结构的至少50％包括足够小以在300X的放大倍率下不可分辨的结构。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种钢丝，所述钢丝包含以下元素：0.30-0.80重量％的碳，0.25-0.45重量％的硅，0.20-0.70重量％的锰，0.008-0.020重量％的钛，0.001-0.004重量％的锆，其中该钢包含少于30％的仿晶型铁素体，优选地少于15％的仿晶型铁素体。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制备用于增强柔性管的钢丝的方法，所述方法包括由钢形成线材，所述钢包含以下元素：0.30-0.80重量％的碳，0.25-0.45重量％的硅，0.20-0.70重量％的锰，0.008-0.020重量％的钛，0.001-0.004重量％的锆；以及使所述线材经受至少一种热处理。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制备柔性管的层的方法，所述方法包括提供如上详述的至少一根钢丝，以及围绕柔性管主体的下面层螺旋地卷绕所述至少一根钢丝。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种柔性管，所述柔性管包括柔性管主体，其中所述柔性管主体包括至少一个层，所述至少一个层包括上文定义的至少一根钢丝，并且还包括至少一个端部接头，所述端部接头处于柔性管的至少一个端部处。附图说明下文参考附图进一步描述本专利技术的实施方案，其中：图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的柔性管主体，其包括由钢丝形成的至少一个部件；图2示出了如何能够将柔性管的部分用作流动管线205或跨接线206；图3示出了根据本专利技术的实施方案的用于制备钢丝的多个示例性且非限制性工艺路线。具体实施方式在整个说明书中，将参考柔性管。应当理解，柔性管是管主体的一部分和一个或多个端部接头的组件，管主体的相应端部终止于所述一个或多个端部接头的每一个中。图1示出了如何由形成承压导管的层状材料的组合形成管主体100。尽管图1中示出了多个特定层，但应当理解，本专利技术广泛地适用于包括由多种可能的材料制成的两个或更多个层的同轴管主体结构。还应当注意，层厚度仅为了进行示意性的说明而示出。如图1所示，管主体包括任选的最内侧胎体层101。胎体提供可用作最内层的互锁构造，以完全或部分地防止内部压力护套102由于管减压、外部压力以及拉伸铠装压力和机械断裂载荷而塌缩。应当理解，本专利技术的某些实施方案适用于“平滑孔”操作(即，不具有胎体)以及此类“粗糙孔”应用(具有胎体)。内部压力护套102用作流体保持层并且包括确保内部流体完整性的聚合物层。应当理解，该层本身可包括多个子层。应当理解，当使用任选的胎体层时，内部压力护套通常被本领域的技术人员称为阻挡层。在没有胎体的操作(平滑孔操作)中，内部压力护套可被称为衬里。任选的压力铠装层103是增加柔性管对内部和外部压力以及机械断裂载荷的阻力的结构层，其具有接近90°的捻角。该层还在结构上支撑内部压力护套，并且通常由互锁构造组成。压力铠装层103可包括复合材料，所述复合材料包含聚合物基质和多根增强纤维。此类复合材料可任选地粘结到下面的内部压力护套层102。柔性管主体还包括任选的第一拉伸铠装层105和任选的第二拉伸铠装层106。每个拉伸铠装层为具有通常介于10°和55°之间的捻角的结构层。每个层用于维持拉伸载荷和内部压力。在存在多于一个拉伸铠装层的情况下，拉伸铠装层通常成对地反向卷绕。应当理解，柔性管主体还可包括另外的层。例如，柔性管主体可包含任选的带材层104，所述任选的带材层有助于包含下面层并且在某种程度上防止相邻层之间的磨损。柔性管主体通常还包括任选的绝缘层107和外部护套108，该外部护套包括用于保护管免受海水和其他外部环境的渗透、腐蚀、磨损和机械损坏的聚合物层。每个柔性管包括至少一个部分(有时称为管主体100的区段或节段)，以及位于柔性管的至少一个端部处的端部接头。端部接头提供在柔性管主体与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢丝，所述钢丝包含以下元素：/n0.30-0.80重量％的碳，/n0.25-0.45重量％的硅，/n0.20-0.70重量％的锰，/n0.008-0.020重量％的钛，/n0.001-0.004重量％的锆，/n其中所述钢丝的微观结构的至少50％包括足够小以在300X的放大倍率下不可分辨的结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181231 EP 18461659.71.一种钢丝，所述钢丝包含以下元素：
0.30-0.80重量％的碳，
0.25-0.45重量％的硅，
0.20-0.70重量％的锰，
0.008-0.020重量％的钛，
0.001-0.004重量％的锆，
其中所述钢丝的微观结构的至少50％包括足够小以在300X的放大倍率下不可分辨的结构。


2.一种钢丝，所述钢丝包含以下元素：
0.30-0.80重量％的碳，
0.25-0.45重量％的硅.
0.20-0.70重量％的锰，
0.008-0.020重量％的钛，
0.001-0.004重量％的锆，
其中所述钢包含少于30％的仿晶型铁素体、优选地少于15％的仿晶型铁素体。


3.根据权利要求1或2所述的线材，其中所述钢还包含多至0.012重量％的硫。


4.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述钢还包含多至0.001重量％的铝。


5.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述钢还包含多至0.005重量％的氮。


6.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述钢还包含多至0.4重量％的至少一种另外的元素，所述至少一种另外的元素选自铬、镍、铜或钼。


7.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述铬和镍中的每一者以多至0.5重量％的量存在。


8.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述钼以多至0.1重量％的量存在。


9.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述线材在至少多至0.002巴的H2S水平和至少低至4.5的pH下成功通过NACETM0284测试。


10.根据任一项前述权利要求所述的线材，其中所述线材在至少多至0.002巴的H2S水平和至少低至4.5的pH下成功通过NACETM0177测试。


11.一种柔性管，所述柔性管包括柔性管主体和至少一个端部接头，其中所述柔性管主体包括至少一个层，所述至少一个层包括根据任一项前述权利要求所述的至少一根钢丝，所述至少一个端部接头处于所述柔性管的至少一个端部处。


12.根据权利要求11所述的柔性管，其中所述至少一根钢丝被构造成承受拉伸载荷和来自内部压力或外部压力的载荷中的至少一者。


13.一种制备用于增强柔性管的钢丝的方法，所述方法包括：
由钢形成线材，所述钢包含以下元素：
0.30-0.80重量％的碳，
0.25-0.45重量％的硅，
0...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·M·库科洛维奇，
申请(专利权)人：贝克休斯能源科技英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB