CN101168794A - 长厚壁石油钻采钢管热处理工艺 - Google Patents

长厚壁石油钻采钢管热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种长厚壁石油钻采钢管热处理工艺，包括淬火，回火热处理工艺，首先将石油钻采钢管表面清理干净，不能存有油污；然后在中频频率为200赫兹以下时淬火，淬火硬度达到HRC48以上，淬火后的石油钻采钢管要在4小时内回火；回火时将中频电源频率调整为100赫兹。采用以上技术方案，热处理操作步骤、工艺参数合理、规范，产品满足石油工业部对钻杆接头的硬度及强度、延伸度、收缩率、冲击功等力学性能的要求，合格率达95％以上。

Description

长厚壁石油钻采钢管热处理工艺
技术领域
本发明涉及长棒料和长厚壁的中频感应热处理工艺，特别是长厚壁石油钻采钢管的热处理工艺。
背景技术
用于石油钻探行业的石油钻杆，石油钻铤都需要在几千米深的复杂地质状态下进行旋转，承载着很大弯曲力和载荷变形，所以钻采钢管必须采用优质碳素合金钢制成，按标准要求，其硬度、强度和韧性等力学性能要求很高，因此生产过程中的热处理工艺至关重要。我国对石油钻采钢管的生产起步较晚，按常规热处理工艺生产成本高而且还很难达到其标准要求，产品合格率仅为60％左右，目前，国内还没有用于石油钻采钢管的中频感应热处理的工艺，国外也未见报道。
发明内容
本发明的目的是克服目前石油钻采钢管无成熟工艺，产品合格率低的不足之处，提供一种合格、规范、便于操作的长厚壁石油钻采钢管热处理工艺，能大大提高产品合格率。
本发明的技术方案是，长厚壁石油钻采钢管热处理工艺包括淬火，回火热处理，按以下步骤和工艺参数进行操作：
(1)将石油钻采钢管表面清理干净，不能存有油污，以免影响测温精度和污染工作环境。
(2)淬火：
a、将中频电源参数调整合理，中频频率要求200赫兹以下；
b、用旋进式机床将工件连续地旋转前进加热至860-900℃；
c、工件出炉口后再前进600mm后进行水淬，水温为25--40℃，以保证工件有一定的均温和保温过程；
d、淬火硬度达到HRC48以上。
(3)淬火后的石油钻采钢管要在4小时内回火：
a、将中频电源参数调整合理，中频频率为100赫兹，这样可以保证热处理电源的透入深度；
b、用旋进式机床将工件连续地旋转前进加热至630-660℃；
c、工件在出炉后再前进800mm后进行水冷，以保证工件有一定的均温和保温过程。
(4)检验：回火后的石油钻采钢管每件进行硬度、机械性能的检测，合格者入库。
(5)硬度或机械性能不合格可重新进行处理。硬度高的可以重新回火，硬度低的重新返淬，返淬次数最多三次。
采用以上技术方案，热处理操作步骤、工艺参数合理、规范，产品满足石油工业部对石油钻杆、石油钻铤的硬度及强度、延伸度、收缩率、冲击功等力学性能的要求，合格率达95％以上。
具体实施例
下面通过对某集团公司加工的石油钻铤的实例对本发明作进一步说明。
材质为4145H，规格为直径172mm，长度为9500mm。
(1)将石油钻铤清理干净，放到中频感应淬火加热机床上；
(2)中频电源的参数为中频电压750V、中频频率160HZ、功率560KW；
(3)机床按每分钟250mm连续运行；
(4)将石油钻铤加热到890℃；
(5)工件在离炉口后650mm时进行淬火；
(6)淬火水温为35℃；
(7)石油钻铤淬火后温度为120℃后直接进入中频感应回火加热机床；
(8)回火中频电源的参数为中频电压750V、中频频率100HZ、功率190KW；
(9)机床按每分钟250mm连续运行；
(10)将石油钻铤加热到650℃；
(11)工件在离炉口后800mm时进行水冷，水温为35℃；
(12)工件冷却到60℃以下即可。
经以上热处理步骤，石油钻铤完全符合并超过美国石油协会标准。
检测结果如下，硬度两端端面各打6点，布氏硬度HB为
      垂线I     311 311 311 307 317 317
      垂线II    309 311 313 313 315 313
      屈服强度  820Mpa
      抗拉强度  970Mpa
      延伸率       21％
      断面收缩率   60％
      夏比冲击功   102J
美国石油协会标准
屈服强度≥785Mpa  抗拉强度≥965Mpa  延伸率≥13％
断面收缩率≥45％  夏比冲击功54J     布氏硬度HB 285/341

Claims (1)

1.长厚壁石油钻采钢管热处理工艺，包括淬火，回火热处理工艺，其特征是按以下步骤和工艺参数进行操作：
(1)将石油钻采钢管表面清理干净，不能存有油污；
(2)淬火：将中频频率调整为200赫兹以下，用旋进式机床将工件连续地旋转前进加热至860-900℃，工件出炉口后再前进600mm后进行水淬，水温为25--40℃，淬火硬度达到HRC48以上，淬火后的石油钻采钢管要在4小时内回火；
(3)回火：将中频电源频率调整为100赫兹，用旋进式机床将工件连续地旋转前进加热至630-660℃，工件出炉后再前进800mm后进行水冷；
(4)检验：回火后的石油钻采钢管每件进行硬度、机械性能的检测，合格者入库；
(5)硬度或机械性能不合格可重新进行处理，硬度高的可以重新回火，硬度低的重新返淬，返淬次数最多三次。
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