随着油气井钻得越来越深,操作环境日益严峻,设备制造商必须设计出更为先进的设备,以应对井下的高压力和定向钻井带来的挑战。目前,油气勘探业界在深井钻采方面已经取得了巨大的技术进步,其中,高性能、高质量的材料是技术成功的基础。
超洁净钢的生产更是钻柱制造应用领域的关键。无论是钻头、钻铤、加重钻杆还是定子管等产品,其所用钢材必须具有完全一致的机械性能,从而为产品提供最大的强度和硬度。热处理工艺和精整技术则是高质量锻造、高性能钢材的重中之重。
铁姆肯公司是世界洁净钢和无缝机械钢管的领先者,能够为客户提供最符合应用需求的钢材。凭借着可靠稳定的质量和领先的冶金技术,铁姆肯公司生产的钢材已经成为油气田领域设备制造商的信赖之选,帮助他们在深水或油页岩钻井等极端工况下,保障设备顺畅运行。本文将结合铁姆肯公司的钢材生产实际案例来介绍如何保证钢材生产的优越质量和卓越性能。
一、卓著的钢材性能源子领先技术
热处理可以改变材料的物理和化学性能、从而为特定的应用提供优异性能钢材的重要工艺技术。钢材生产商通常在生产油气田应用的钢材时使用连续式和感应式热处理工艺,因为这些工艺能实现非常精确的机械性能控制,从而满足客户的特定性能要求。此外,这两种工艺不但可以减少钢管产品的变形,还能让钢管获得最佳的直线度和均匀性。
炼钢厂主要是根据客户要求的尺寸、壁厚以及机械性能等要求,来决定使用何种热处理工艺。例如,在制造较小外径尺寸和较薄壁厚的钢管时,通常采用感应式热处理工艺。在铁姆肯公司,工程师和冶金学家协同工作,根据每个客户的要求来决定相应的工艺。
连续式热处理工艺能够减少钢材在强度、韧性和硬度上的变化。这些特性在油气田应用上非常重要,因为在这些领域,产品性能主要取决于材料能经受住多大的极限应力。这种热处理工艺要经过奥氏体化、淬火和回火、热矫直、裁切等多层工序。
例如,在奥氏体化这一步骤中,钢材被加热到所要求的温度,以获得预期的显微组织和硬度。铁姆肯公司在美国俄亥俄州坎顿市的连续热处理工厂,利用单排辊底炉来完成钢材的奥氏体化。该炉的温度控制精度达到+/-10°F(5.5°C),而23个由电脑控制的加热区可以迅速调整炉内温度,以实现更高的生产率。
感应式热处理工艺主要是对钢材进行奥氏体化:水淬和回火,但同时也可以进行常规的去应力或回火处理。与连续式热处理一样,感应式热处理增加了制造的灵活性,无需后期再进行去应力处理,从而为客户节省了时间和资金。在感应式热处理过程中,钢材以更快的速度旋转前进,使之比其它工艺更能有效地保持钢材的直线度和均匀性。特殊的淬火和回火工艺也有助于保证均匀性,并使钢材满足严格的机械和硬度要求。
除了新的热处理技术外,油气设备制造生产商也受益于从批量精整工艺向连续精整生产线转变的新进程。类似于一些热处理工艺中使用的连续方法,与批量处理相比,连续的精整生产线能改善产品的均匀性,使生产效率最大化,以此带来更好的产品质量和交货期。目前,铁姆肯公司正在旗下一家炼钢厂安装一条新的中间精整生产线。该生产线将于 2013年投产,届时能够更高效地处理管材和棒材。
二、整体解决方案成就信赖之选
作为一家拥有90多年钢材制造经验的钢材供应商,目前铁姆肯公司在北美生产多种应用于各种严苛工况的优质洁净钢材。公司生产的大部分钢材是标准级别和标准质量等级,铁姆肯公司同时也生产比竞争产品性能更高、寿命更长的ASTM级别和质量的钢材。为了满足客户的特殊需求,公司也可按照客户对化学成分和生产工艺的具体要求进行定制。此外,公司亦可与客户一起开发新钢种,使其满足精确的冶金工艺和特定的物理性能要求。
对于油气开发业客户来说,新的钻井要求意味着对长度更长、壁厚更厚、性能更好的钢材产品有更大需求。然而,找到专门生产这些产品的供应商极其困难。许多炼钢厂提供长的钢管,但是由于更大的复杂性和投资要求而不愿增加壁厚的生产能力。随着项目规模的扩大,所需要的钻井产品会越来越大,具有优质材料性能的超长厚壁管产品将成为每一家油气开发设备制造商的必备产品。
最近,铁姆肯公司扩大了经过淬火和回火的长管材的产能。这使铁姆肯公司提供的管材长度从2级(25-34英尺)增加到3级(34-48英尺)。这种产能的扩大,连同过去4年用于改进Timken产品热处理工艺和长度级别的2亿美元投资,为原始设备制造商带来了更好利用铁姆肯公司冶金和制造能力的机会。
铁姆肯公司的钢厂始终把提高效率和改进质量放在首位。通过严密控制钢材的化学成分,并几乎完全消除钢材的有害气体和非金属夹杂物,公司提供的洁净真空脱气钢材能够满足最严苛的性能要求。
除了生产钢棒和钢管外,铁姆肯公司还提供具有增值价值的机加工服务,为客户将棒材或管材直接加工为毛坯、半成品或成品零部件,大幅削减客户的加工过程。同时,公司也提供精密的深孔钻孔服务。
在油气田应用领域,铁姆肯公司拥有数十年的成功经验,其技术与服务广受业内赞誉。在中国,铁姆肯公司的钢材业务增速迅猛。实力雄厚的工程师团队一直钻研于如何让钢材产品在深海钻探这种严苛环境中表现优异。随着不断追加投资和增加技术人员,进一步提高钢材产量,铁姆肯公司钢材业务已准备好为油气田行业的严苛应用提供更好的技术和更加迅捷的供应解决方案。