CN102676942A - 石油钻具材料的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石油钻具材料的热处理工艺，特征是，包括以下工艺步骤：（1）渗碳处理：将石油钻具材料在井式气体渗碳炉中加入渗碳剂进行渗出碳处理，经渗碳处理后石油钻具材料的渗碳深度为0.8~1.2mm；（2）将渗碳处理后的石油钻具材料在冷却桶中进行淬火冷却，淬火介质为空气，冷却至室温；（3）将淬火冷却后的石油钻具材料在井式回火炉中进行回火处理，回火温度为170~190℃，保温时间为2~3小时，回火后在空气中自然冷却至室温；（4）重复步骤（3），进行第2次回火处理，即完成所述石油钻具材料的热处理过程。本发明所述的石油钻具材料的热处理工艺采用新的淬火方式，解决了常规热处理的缺陷问题，延长了石油钻具的使用寿命。

Description

石油钻具材料的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种热处理方法，尤其是一种石油钻具材料的热处理工艺。
背景技术
石油钻具在使用中对耐磨性、耐冲击、强韧性的要求较高。常用的热处理工艺为：渗碳处理、加热油冷淬火、回火处理，采用这种处理方式的石油钻具的服役寿命短。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种石油钻具材料热处理工艺，延长了石油钻具的使用寿命。
按照本发明提供的技术方案，所述石油钻具材料，包括以下成份：C：0.42%~0.50%、Mn：0.60%~0.90%、P≤0.015%、S：0.005%~0.020%、Si：0.15%~0.30%；Ni：0.40%~0.90%；Cr：0.90%~1.50%、Cu≤0.30%、Mo：0.90%~1.20%、Al≤0.060%、余量为铁。
本发明还保护一种石油钻具材料的热处理工艺，特征是，包括以下工艺步骤：
（1）渗碳处理：将石油钻具材料在井式气体渗碳炉中加入渗碳剂进行渗出碳处理，处理温度为910~930℃，处理时间为5~7小时，所述渗碳剂为氮气、甲醇和丙酮，氮气的通入量为0.3~0.4Nm3/h，甲醇的加入量为3.5~5ml/min，丙酮的加入量为2.5~5ml/min；经渗碳处理后石油钻具材料的渗碳深度为0.8~1.2mm；
（2）将渗碳处理后的石油钻具材料在冷却桶中进行淬火冷却，淬火介质为空气，由冷却桶的底部通入压缩空气，空气压力为0.1~0.3kPa，冷却至室温；
（3）将淬火冷却后的石油钻具材料在井式回火炉中进行回火处理，回火温度为170~190℃，保温时间为2~3小时，回火后在空气中自然冷却至室温；
（4）重复步骤（3），进行第2次回火处理，即完成所述石油钻具材料的热处理过程。
本发明所述的石油钻具材料的热处理工艺采用新的淬火方式，解决了常规热处理的缺陷问题，延长了石油钻具的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述石油钻具材料的成份为：C：0.42%~0.50%、Mn：0.60%~0.90%、P≤0.015%、S：0.005%~0.020%、Si：0.15%~0.30%；Ni：0.40%~0.90%；Cr：0.90%~1.50%、Cu≤0.30%、Mo：0.90%~1.20%、Al≤0.060%、余量为铁。
实施例一：一种石油钻具材料（钎尾，尺寸为Ø70mm×1200 mm）的热处理工艺，包括以下工艺步骤：
（1）渗碳处理：将25件石油钻具材料在井式气体渗碳炉中加入渗碳剂进行渗出碳处理，处理温度为910℃，处理时间为7小时，所述渗碳剂为氮气、甲醇和丙酮，氮气的通入量为0.3Nm3/h，甲醇的加入量为3.5ml/min，丙酮的加入量为2.5ml/min；经渗碳处理后石油钻具材料的渗碳深度为0.9mm；
（2）将渗碳处理后的石油钻具材料在冷却桶中进行淬火冷却，淬火介质为空气，由冷却桶的底部通入压缩空气，空气压力为0.1kPa，冷却至室温；
（3）将淬火冷却后的石油钻具材料在井式回火炉中进行回火处理，回火温度为170℃，保温时间为3小时，回火后在空气中自然冷却至室温；
（4）重复步骤（3），进行第2次回火处理，即完成所述石油钻具材料的热处理过程，得到的石油钻具材料的表面硬度为58HRC，渗碳深度为0.9mm。
实施例二：一种石油钻具材料（钎尾接头，尺寸为Ø120mm×300 mm）的热处理工艺，包括以下工艺步骤：
（1）渗碳处理：将50件石油钻具材料在井式气体渗碳炉中加入渗碳剂进行渗出碳处理，处理温度为930℃，处理时间为5小时，所述渗碳剂为氮气、甲醇和丙酮，氮气的通入量为0.4Nm3/h，甲醇的加入量为5ml/min，丙酮的加入量为5ml/min；经渗碳处理后石油钻具材料的渗碳深度为0.8mm；
（2）将渗碳处理后的石油钻具材料在冷却桶中进行淬火冷却，淬火介质为空气，由冷却桶的底部通入压缩空气，空气压力为0.3kPa，冷却至室温；
（3）将淬火冷却后的石油钻具材料在井式回火炉中进行回火处理，回火温度为190℃，保温时间为2小时，回火后在空气中自然冷却至室温；
（4）重复步骤（3），进行第2次回火处理，即完成所述石油钻具材料的热处理过程，得到的石油钻具材料的表面硬度为55HRC，渗碳深度为0.8mm。
实施例三：一种石油钻具材料（连接套，尺寸为Ø70mm×内孔Ø40 mm×200mm）的热处理工艺，包括以下工艺步骤：
（1）渗碳处理：将110件石油钻具材料在井式气体渗碳炉中加入渗碳剂进行渗出碳处理，处理温度为920℃，处理时间为6小时，所述渗碳剂为氮气、甲醇和丙酮，氮气的通入量为0.35Nm3/h，甲醇的加入量为4ml/min，丙酮的加入量为3ml/min；经渗碳处理后石油钻具材料的渗碳深度为1.0mm；
（2）将渗碳处理后的石油钻具材料在冷却桶中进行淬火冷却，淬火介质为空气，由冷却桶的底部通入压缩空气，空气压力为0.2kPa，冷却至室温；
（3）将淬火冷却后的石油钻具材料在井式回火炉中进行回火处理，回火温度为180℃，保温时间为2.5小时，回火后在空气中自然冷却至室温；
（4）重复步骤（3），进行第2次回火处理，即完成所述石油钻具材料的热处理过程，得到的石油钻具材料的表面硬度为60HRC，渗碳深度为1.0mm。

Claims (2)

1.一种石油钻具材料，其特征是，包括以下成份：C：0.42%~0.50%、Mn：0.60%~0.90%、P≤0.015%、S：0.005%~0.020%、Si：0.15%~0.30%；Ni：0.40%~0.90%；Cr：0.90%~1.50%、Cu≤0.30%、Mo：0.90%~1.20%、Al≤0.060%、余量为铁。
2.一种石油钻具材料的热处理工艺，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）渗碳处理：将石油钻具材料在井式气体渗碳炉中加入渗碳剂进行渗出碳处理，处理温度为910~930℃，处理时间为5~7小时，所述渗碳剂为氮气、甲醇和丙酮，氮气的通入量为0.3~0.4Nm3/h，甲醇的加入量为3.5~5ml/min，丙酮的加入量为2.5~5ml/min；经渗碳处理后石油钻具材料的渗碳深度为0.8~1.2mm；
（2）将渗碳处理后的石油钻具材料在冷却桶中进行淬火冷却，淬火介质为空气，由冷却桶的底部通入压缩空气，空气压力为0.1~0.3kPa，冷却至室温；
（3）将淬火冷却后的石油钻具材料在井式回火炉中进行回火处理，回火温度为170~190℃，保温时间为2~3小时，回火后在空气中自然冷却至室温；
（4）重复步骤（3），进行第2次回火处理，即完成所述石油钻具材料的热处理过程。
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