CN117448528A - 50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，具体按照如下步骤实施：步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50‑6焊丝进行焊接；步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，再进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，再进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，解决了现有技术中存在的因50CrVA弹簧钢焊接性差导致焊后开裂失效的问题。
Description
技术领域
本发明属于金属材料热处理方法技术领域，涉及一种50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法。
背景技术
在石油开采的过程中，固井的质量好坏决定气井的使用寿命和长期生产能力，同时也和油田的生产效益密切相关。在很大程度上，固井的质量取决于套管在井眼中是否处于居中位置，套管在井眼中的位置又和扶正器的质量性能有关。目前，钻井工程技术人员设计研制并投入实际使用了多种扶正器，包括双层扶正器、弹性扶正器、旋流扶正器、刚性扶正器和偏心扶正器等。作为石油钻井套管的重要辅具之一，其中焊接式弹性扶正器的用量最大，使用也最为普遍。
弹性扶正器主要使用的材料是50CrVA弹簧钢，这类钢有较高的强度、弹性极限、屈服比以及良好的耐疲劳性能，同时，50CrVA弹簧钢属于中碳钢，其含碳量较高，含碳量为0.46％～0.54％，焊接性差，采用ER50-6焊丝往往难以达到理想的效果。目前弹性扶正器的焊接多数采用焊条电弧焊等方法焊接，产品质量难以稳定控制，容易出现焊后开裂失效的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，解决了现有技术中存在的因50CrVA弹簧钢焊接性差导致焊后开裂失效的问题。
本发明所采用的技术方案是，50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50-6焊丝进行焊接；
步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，再进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；
步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，再进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
本发明的特征还在于，
步骤1中50CrVA弹簧钢板的厚度为4-6mm，坡口角度为45-60°。
采用ER50-6焊丝进行焊接的焊接工艺参数为：焊接电流为：100A-110A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min。
步骤2中采用ER50-6焊丝进行焊接后放入保温砂缓冷。
步骤3中淬火处理的温度为850～860℃，保温时间为8～10min。
步骤3中淬火处理后采用油冷方式进行冷却，具体为：将淬火处理后的50CrVA弹簧钢板置入柴油中进行冷却。
步骤4中进行回火处理的温度为650～660℃，保温时间为50～60min。
步骤4中回火处理后采用油冷方式进行冷却，具体为：将回火处理后的50CrVA弹簧钢板置入柴油中进行冷却。
本发明的有益效果是：
(1)采用本发明的焊接工艺焊缝区金相组织为先共析铁素体+针状铁素体，热影响区为马氏体+铁素体组成，焊缝成型良好。
(2)采用本发明的热处理焊缝金属内部针状铁素体经过回火与再结晶过程转变为回火索氏体，碳化物析出量少，焊缝金属硬度下降，脆性下降，综合性能提高。
附图说明
图1是本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法中实施例1处理后的50CrVA弹簧钢板的金相组织图；
图2是本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法中实施例2处理后的50CrVA弹簧钢板的金相组织图；
图3是本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法中实施例3处理后的50CrVA弹簧钢板的金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理，50CrVA弹簧钢板的厚度为4-6mm，坡口角度为45-60°；
步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50-6焊丝进行焊接，焊接工艺为：焊接电流为：100A-110A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊接后放入保温砂缓冷；
步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，淬火处理的温度为850～860℃，保温时间为8～10min，再置入柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；
步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，回火处理的温度为650～660℃，保温时间为50～60min，再置入柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
本发明的科学原理是：中碳钢淬火及回火处理是一种常见的热处理方法，可以改变其内部的微观组织，进而改善其整体性能。同时焊后热处理可以消除焊接所得焊件中的焊接残余应力，避免焊接接头缺陷，同时改善接头性能；在实际工程中制定并且采用合理的热处理手段可以使焊件的组织性能得到极大的改善。
50CrVA弹簧钢的含碳量通常为0.46～0.54％，由于其含碳量较高，并且含有一定的合金元素，可焊性较差，并且施焊时也需要根据实际情况，采取相应的焊接工艺。焊接弹簧钢时，随着含碳量的增加，焊接热影响区产生脆硬马氏体的几率也随之增加，并且马氏体的脆性、硬度也会增大，可能会导致接头中更易出现热裂纹等缺陷，同时，当接头中的扩散氢含量较高或焊材选用不当时，也会提高冷裂纹产生的可能性。
本发明实施例中均采用厚度为4mm的50CrVA弹簧钢板，坡口角度为60°。
实施例1
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，对步骤1的50CrVA弹簧钢板进行施焊，焊接工艺参数为：焊接电流为：100A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊后放入保温砂缓冷。
步骤3，将步骤2的50CrVA弹簧钢板置入电阻炉中进行850℃，8min淬火处理，随后在柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板。
步骤4，将步骤3的50CrVA弹簧钢板置入电阻炉中进行650℃，50min回火处理，随后在柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
实施例1得到的热处理50CrVA弹簧钢板，测得其抗拉强度为861MPa，伸长率A为3.91％，冲击功41KJ。其金相组织图见图1。对比于热处理前母材抗拉强度767MPa，伸长率A13.7％，冲击功31KJ油管的强韧性得到了极大的提升，热处理效果显著。
实施例2
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，对步骤1的50CrVA弹簧钢板进行施焊，焊接工艺参数为：焊接电流为：105A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊后放入保温砂缓冷。
步骤3，将步骤2的50CrVA弹簧钢板置入电阻炉中进行860℃，10min淬火处理，随后在柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板。
步骤4，将步骤3的50CrVA弹簧钢板置入电阻炉中进行660℃，50min回火处理，随后在柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
实施例2得到的热处理50CrVA弹簧钢板，测得其抗拉强度为857MPa，伸长率A为3.32％，冲击功39KJ。其金相组织图见图2。对比于热处理前母材抗拉强度767MPa，伸长率A13.7％，冲击功31KJ油管的强韧性得到了极大的提升，热处理效果显著。
实施例3
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，对步骤1的50CrVA弹簧钢板进行施焊，焊接工艺参数为：焊接电流为：110A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊后放入保温砂缓冷。
步骤3，将步骤2的50CrVA弹簧钢板置入电阻炉中进行850℃，8min淬火处理，随后在柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板。
步骤4，将步骤3的50CrVA弹簧钢板置入电阻炉中进行650℃，50min回火处理，随后在柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
实施例3得到的热处理50CrVA弹簧钢板，测得其抗拉强度为861MPa，伸长率A为3.91％，冲击功41KJ。其金相组织图见图3。对比于热处理前母材抗拉强度767MPa，伸长率A13.7％，冲击功31KJ油管的强韧性得到了极大的提升，热处理效果显著。
实施例4
本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50-6焊丝进行焊接，焊接工艺为：焊接电流为：100A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊接后放入保温砂缓冷；
步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，淬火处理的温度为850℃，保温时间为8min，再置入柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；
步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，回火处理的温度为650℃，保温时间为50min，再置入柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
实施例5
本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50-6焊丝进行焊接，焊接工艺为：焊接电流为：110A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊接后放入保温砂缓冷；
步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，淬火处理的温度为860℃，保温时间为10min，再置入柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；
步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，回火处理的温度为660℃，保温时间为60min，再置入柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
实施例6
本发明50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50-6焊丝进行焊接，焊接工艺为：焊接电流为：105A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min，焊接后放入保温砂缓冷；
步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，淬火处理的温度为855℃，保温时间为9min，再置入柴油中进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；
步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，回火处理的温度为655℃，保温时间为55min，再置入柴油中进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
Claims (8)
1.50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
步骤1，将开好坡口的50CrVA弹簧钢板表面进行清洁处理；
步骤2，将步骤1处理好的50CrVA弹簧钢板采用ER50-6焊丝进行焊接；
步骤3，将经步骤2焊接的50CrVA弹簧钢板进行淬火处理，再进行冷却，得到淬火的50CrVA弹簧钢板；
步骤4，将淬火的50CrVA弹簧钢板进行回火处理，再进行冷却，得到热处理后的50CrVA弹簧钢板。
2.根据权利要求1所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述步骤1中50CrVA弹簧钢板的厚度为4-6mm，坡口角度为45-60°。
3.根据权利要求1所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述采用ER50-6焊丝进行焊接的焊接工艺参数为：焊接电流为：100A-110A，焊接电压为：17V，焊接速度为：0.25m/min。
4.根据权利要求3所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述步骤2中采用ER50-6焊丝进行焊接后放入保温砂缓冷。
5.根据权利要求3所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述步骤3中淬火处理的温度为850～860℃，保温时间为8～10min。
6.根据根据权利要求5所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述步骤3中淬火处理后采用油冷方式进行冷却，具体为：将淬火处理后的50CrVA弹簧钢板置入柴油中进行冷却。
7.根据权利要求5所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述步骤4中进行回火处理的温度为650～660℃，保温时间为50～60min。
8.根据权利要求7所述的50CrVA弹簧钢板焊接后热处理的方法，其特征在于，所述步骤4中回火处理后采用油冷方式进行冷却，具体为：将回火处理后的50CrVA弹簧钢板置入柴油中进行冷却。
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