CN107058688A - 一种钻杆管体热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻杆管体热处理方法，包括以下步骤：1)将钻杆管体工件输送至退火炉中进行退火处理，待退火炉的退火区温度升至600‑650℃后，向退火炉内通入氩气或氮气作为保护气体；2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理；3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为15‑25℃的淬火液，淬火时间为40‑60s；4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火结束后出炉空冷至室温即可。该种热处理方法简单方便，工艺参数合理，能有效提高钻杆管体的冲击功性能，增强其管体强度、延伸率等力学性能。

Description

一种钻杆管体热处理方法
技术领域
本发明涉及机械热处理加工领域，具体涉及一种钻杆管体热处理方法。
背景技术
石油钻杆是油田钻井的主要工具，结构中包括钻杆管体和钻杆管体两端的钻杆接头。在油气的开采和提炼过程中，要求钻杆管体必须能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动。
随着石油行业的不断发展，越来越多的深井、超深井被开发，这对钻杆就提出了越来越高的要求。目前API系列钻杆中强度最高的是S135钢级，但随着钻井深度的增加，对钻杆的强度要求也在不断增加，S135钢级的钻杆已经无法满足部分深井的要求。
国外钻杆行业提出了V150钢级这一钻杆行业新钢级的标准。V150钢级钻杆对原材料和热处理能力均提出了更高的要求。目前国内公开的热处理工艺，很难达到V150钢级钻杆的技术要求，尤其是热处理后的钻杆管体的拉伸性能不能满足要求，相关的热处理工艺国外也未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种钻杆管体热处理方法，该种热处理方法简单方便，工艺参数合理，能有效提高钻杆管体的冲击功性能，增强其管体强度、延伸率等力学性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种钻杆管体热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)将钻杆管体工件输送至退火炉中进行退火处理，待退火炉的退火区温度升至600-650℃后，向退火炉内通入氩气或氮气作为保护气体；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为15-25℃的淬火液，淬火时间为40-60s；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火结束后出炉空冷至室温即可。
进一步地，在步骤(1)中，在退火处理前，先对退火炉进行预热，预热温度为480-520℃。
作为本发明的优化方案，在步骤(1)中，退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为660-680℃；退火炉二段的温度为680-720℃；退火炉三段的温度为700-740℃；退火炉四段的温度740-780℃；退火炉五段的温度为720-760℃。
作为本发明的优化方案，在步骤(1)中，退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为680-720℃；降温区二段的温度为600-650℃；降温区三段的温度为500-600℃。
进一步地，在步骤(1)中，所述保护气体的流速为1.5-2.5L/min。
进一步地，在步骤(2)中，所述淬火的温度为680-720℃，保温时间为45-55min。
优选地，在步骤(3)中，所述淬火液采用等温分级淬火油。
进一步地，在步骤(4)中，所述回火处理步骤是先将钻杆管体工件升温至580-620℃，保温30-40min，之后降温至360-420℃，保温20-30min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明设置的热处理步骤简单方便，工艺参数合理，处理合格率达99％以上，在各个炉内进行相应的热处理，消除了杆件表面的应力，消除了各向同性及剩磁，降低了输入功率；
(2)采用本发明的方法对钻杆管体工件进行热处理，钻杆管体的冲击功性能好，与V150钢级标准值的54J相比，超出35％以上；而且热处理后的钻杆管体的强度、延伸率等力学指标均达到V150钢级的要求，填补了国内外的空白，提高了企业的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种钻杆管体热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)先对退火炉进行预热，预热温度为480℃，再将钻杆管体工件输送至退火炉中，待退火炉的退火区温度升至600℃后，向退火炉内通入氩气作为保护气体，该保护气体的流速控制在1.5L/min；
退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为660℃；退火炉二段的温度为680℃；退火炉三段的温度为700℃；退火炉四段的温度740℃；退火炉五段的温度为720℃；
退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为680℃；降温区二段的温度为600℃；降温区三段的温度为500℃；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理，淬火的温度为680℃，保温时间为45min；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为15℃的等温分级淬火油中，淬火时间为40s；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火处理具体步骤是先将钻杆管体工件升温至580℃，保温30min，之后降温至360℃，保温20min，回火结束后出炉空冷至室温即完成钻杆管体的热处理。
实施例2
一种钻杆管体热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)先对退火炉进行预热，预热温度为490℃，再将钻杆管体工件输送至退火炉中，待退火炉的退火区温度升至610℃后，向退火炉内通入氮气作为保护气体，该保护气体的流速控制在1.8L/min；
退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为665℃；退火炉二段的温度为690℃；退火炉三段的温度为710℃；退火炉四段的温度750℃；退火炉五段的温度为740℃；
退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为690℃；降温区二段的温度为620℃；降温区三段的温度为520℃；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理，淬火的温度为690℃，保温时间为48min；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为18℃的等温分级淬火油中，淬火时间为45s；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火处理具体步骤是先将钻杆管体工件升温至590℃，保温32min，之后降温至380℃，保温22min，回火结束后出炉空冷至室温即完成钻杆管体的热处理。
实施例3
一种钻杆管体热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)先对退火炉进行预热，预热温度为500℃，再将钻杆管体工件输送至退火炉中，待退火炉的退火区温度升至630℃后，向退火炉内通入氩气作为保护气体，该保护气体的流速控制在2.0L/min；
退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为670℃；退火炉二段的温度为700℃；退火炉三段的温度为720℃；退火炉四段的温度760℃；退火炉五段的温度为740℃；
退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为700℃；降温区二段的温度为630℃；降温区三段的温度为550℃；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理，淬火的温度为700℃，保温时间为50min；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为20℃的等温分级淬火油中，淬火时间为50s；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火处理具体步骤是先将钻杆管体工件升温至600℃，保温35min，之后降温至390℃，保温25min，回火结束后出炉空冷至室温即完成钻杆管体的热处理。
实施例4
一种钻杆管体热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)先对退火炉进行预热，预热温度为510℃，再将钻杆管体工件输送至退火炉中，待退火炉的退火区温度升至640℃后，向退火炉内通入氮气作为保护气体，该保护气体的流速控制在2.2L/min；
退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为675℃；退火炉二段的温度为710℃；退火炉三段的温度为730℃；退火炉四段的温度770℃；退火炉五段的温度为750℃；
退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为710℃；降温区二段的温度为640℃；降温区三段的温度为580℃；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理，淬火的温度为710℃，保温时间为52min；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为22℃的等温分级淬火油中，淬火时间为55；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火处理具体步骤是先将钻杆管体工件升温至610℃，保温38min，之后降温至410℃，保温28min，回火结束后出炉空冷至室温即完成钻杆管体的热处理。
实施例5
一种钻杆管体热处理方法，按照以下步骤进行：
(1)先对退火炉进行预热，预热温度为520℃，再将钻杆管体工件输送至退火炉中，待退火炉的退火区温度升至650℃后，向退火炉内通入氩气作为保护气体，该保护气体的流速控制在2.5L/min；
退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为680℃；退火炉二段的温度为720℃；退火炉三段的温度为740℃；退火炉四段的温度780℃；退火炉五段的温度为760℃；
退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为720℃；降温区二段的温度为650℃；降温区三段的温度为600℃；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理，淬火的温度为720℃，保温时间为55min；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为25℃的等温分级淬火油中，淬火时间为60s；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火处理具体步骤是先将钻杆管体工件升温至620℃，保温40min，之后降温至420℃，保温30min，回火结束后出炉空冷至室温即完成钻杆管体的热处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钻杆管体工件输送至退火炉中进行退火处理，待退火炉的退火区温度升至600-650℃后，向退火炉内通入氩气或氮气作为保护气体；
(2)将退火后的钻杆管体工件输送至淬火炉中进行淬火处理；
(3)淬火完毕后出淬火炉浸入温度为15-25℃的淬火液，淬火时间为40-60s；
(4)最后将钻杆管体工件输送到回火炉中进行回火处理，回火结束后出炉空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，在退火处理前，先对退火炉进行预热，预热温度为480-520℃。
3.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，退火炉的退火区的温度设定为：退火炉一段的温度为660-680℃；退火炉二段的温度为680-720℃；退火炉三段的温度为700-740℃；退火炉四段的温度740-780℃；退火炉五段的温度为720-760℃。
4.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，退火炉的降温区的温度设定为：降温区一段的温度为680-720℃；降温区二段的温度为600-650℃；降温区三段的温度为500-600℃。
5.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述保护气体的流速为1.5-2.5L/min。
6.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述淬火的温度为680-720℃，保温时间为45-55min。
7.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述淬火液采用等温分级淬火油。
8.根据权利要求1所述的一种钻杆管体热处理方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述回火处理步骤是先将钻杆管体工件升温至580-620℃，保温30-40min，之后降温至360-420℃，保温20-30min。
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