RU2537633C1 - Heat treatment method of weld joint zone of drill pipes (versions) - Google Patents
Heat treatment method of weld joint zone of drill pipes (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537633C1 RU2537633C1 RU2013141766/02A RU2013141766A RU2537633C1 RU 2537633 C1 RU2537633 C1 RU 2537633C1 RU 2013141766/02 A RU2013141766/02 A RU 2013141766/02A RU 2013141766 A RU2013141766 A RU 2013141766A RU 2537633 C1 RU2537633 C1 RU 2537633C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heat treatment
- drill pipes
- tempering
- weld joint
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение предназначено для трубного производства для локальной термической обработки методом индукционного нагрева зоны сварного соединения бурильных труб с замками. Преимущественно - при изготовлении бурильных труб из легированных марок стали с требованиями к работе удара сварного соединения.The present invention is intended for pipe production for local heat treatment by induction heating of the weld zone of drill pipes with locks. Mostly, in the manufacture of drill pipes from alloyed steel grades with requirements for the work of impact of a welded joint.
Известен способ термической обработки сварного соединения бурильных труб с замками, где после приварки к трубам из стали 32Г2С замков из стали 40ХН зону сварного соединения шириной 50 мм нагревают в двух последовательно расположенных индукционных установках ИНН-100/24 до температуры 880-900°C и охлаждают с двух сторон, отпуск при температуре 650-680°C проводят в таких же установках (Блинов Ю.И., Усов В.А., Поповцев Ю.А. и др. Применение водовоздушного охлаждения для закалки сварного соединения бурильных труб. // Сталь, 1989, №3, с.78-81).A known method of heat treatment of the welded joint of drill pipes with locks, where after welding to joints of steel 32G2S of joints made of steel 40XH, the welded joint area 50 mm wide is heated in two consecutive INN-100/24 induction units to a temperature of 880-900 ° C and cooled on both sides, tempering at a temperature of 650-680 ° C is carried out in the same installations (Blinov Yu.I., Usov V.A., Popovtsev Yu.A. et al. Application of air-water cooling for hardening the welded joint of drill pipes. // Steel, 1989, No. 3, pp. 78-81).
Недостатком указанного способа является то, что данный способ термической обработки позволяет получить зону сварки, равнопрочную с телом трубы и замка и соответствующую группам прочности Е и Л, но при этом не обеспечивает достижения требуемых значений работы удара сварного соединения (не менее 16 Дж).The disadvantage of this method is that this method of heat treatment allows you to get a welding zone, equal strength with the body of the pipe and lock and corresponding to the strength groups E and L, but it does not ensure the achievement of the required values of the impact work of the welded joint (at least 16 J).
Известен способ термической обработки (нормализация) в индукторе с нагревом токами высокой частоты (Колесник Б.П., Гузеватая Л.И., Скульский Ю.В. Производство бурильных труб с приваренными соединительными замками // Черная металлургия. Обзорная информация института "Черметинформация". Серия 8 (трубное производство). Информация №5. - Черметинформация. - 1969 - с.7).A known method of heat treatment (normalization) in an inductor heated by high-frequency currents (Kolesnik B.P., Guzevataya L.I., Skulsky Yu.V. Production of drill pipes with welded joint locks // Ferrous metallurgy. Overview of the Chermetinformation Institute Series 8 (pipe production). Information No. 5. - Chermetinformation. - 1969 - p.7).
Недостатком указанного способа является то, что при проведении традиционно применяемого режима нормализации при температурах 880-940°C с отпуском или без отпуска сварного соединения труб из углеродистых и низколегированных сталей замка при одинаковых скоростях охлаждения на воздухе образуются разные продукты распада: со стороны трубы формируется феррито-перлитная структура, со стороны замка преимущественно бейнитная структура с участками феррито-перлитной составляющей, что не обеспечивает получение равнопрочности зоны сварки с телом трубы и замка.The disadvantage of this method is that when carrying out the traditionally used normalization mode at temperatures of 880-940 ° C with or without tempering of the welded joint of pipes made of carbon and low alloy steel of the castle at the same cooling rates in air, different decomposition products are formed: ferrite is formed on the pipe side -perlite structure, from the side of the castle a predominantly bainitic structure with areas of ferrite-pearlite component, which does not provide equal strength welding zone with the body pipes and lock.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату к заявляемому способу термической обработки сварных соединений выбран способ, используемый в ОАО «СинТЗ» в соответствии с технологической инструкцией ТИ 161-Т2-1538 «Термическая обработка зоны сварного соединения бурильных труб», применяемой при термической обработке сварных соединений бурильных труб с замками.The closest in technical level and the achieved result to the claimed method of heat treatment of welded joints is the method used at SinTZ OJSC in accordance with technological instruction TI 161-T2-1538 “Heat treatment of the welded joint zone of drill pipes” used in the heat treatment of welded joints drill pipe joints with locks.
В соответствии со способом по ТИ 161-Т2-1538 после приварки замков из стали 40ХМФА к трубам из хромомарганцевых марок стали зону сварного соединения подвергают термической обработке в последовательно расположенных индукционных установках ИНН-100/24 по следующей схеме:In accordance with the method according to TI 161-T2-1538, after welding the locks made of 40KhMFA steel to pipes made of chromium-manganese steel grades, the welded joint zone is subjected to heat treatment in successive induction installations TIN-100/24 according to the following scheme:
1. Нагрев в камере индукционного нагрева под нормализацию до температуры 940-960°C,1. Heating in the induction heating chamber under normalization to a temperature of 940-960 ° C,
2. Охлаждение в камере спрейеров с двух сторон сжатым воздухом с температуры 600-750°C до температуры 50-120°C или на спокойном воздухе до цеховой температуры (20-30°C).2. Cooling in the sprayer chamber on both sides with compressed air from a temperature of 600-750 ° C to a temperature of 50-120 ° C or in still air to a workshop temperature (20-30 ° C).
3. Отпуск в камере индукционного нагрева.3. Vacation in the induction heating chamber.
Недостатком указанного способа является то, что при выполнении прочностных свойств на сварном соединении не обеспечивается гарантированное выполнение требований к работе удара при комнатной температуре испытания (не менее 16 Дж), а также не позволяет достичь требуемую работу удара при снижении температуры испытания до минус 20°C (не менее 42 Дж). Кроме того, температура нагрева под аустенитизацию 940-960°C не является универсальной для всего ряда конструкционных сталей и может привести к перегреву, что ведет к формированию крупных зерен аустенита и, как следствие, охрупчиванию металла в зоне сварного соединения.The disadvantage of this method is that when performing strength properties on the welded joint, the guaranteed fulfillment of the requirements for impact work at room test temperature (not less than 16 J) is not ensured, and it also does not allow achieving the required impact work while lowering the test temperature to minus 20 ° C (not less than 42 J). In addition, the heating temperature for austenitization of 940–960 ° C is not universal for the entire range of structural steels and can lead to overheating, which leads to the formation of large austenite grains and, as a consequence, embrittlement of the metal in the weld zone.
Задачей, решаемой предложенными вариантами изобретения, является повышение уровня вязкопластических свойств для соответствия нормативным документам, предъявляющим требования к работе удара сварного соединения, обеспечение эксплуатационной надежности металла в зоне сварного соединения бурильных труб с приварными трением замками в соответствии с требованиями для групп прочности Д, Е, Л, М, Р по отечественным нормативным документам (E, X, G, S по международному стандарту API 5Spec DP/ISO 11961) путем локальной термической обработки.The problem solved by the proposed variants of the invention is to increase the level of viscoplastic properties to comply with regulatory documents that impose requirements on the impact of a welded joint, ensuring the operational reliability of the metal in the welded joint of drill pipes with friction welded joints in accordance with the requirements for strength groups D, E, L, M, P according to domestic regulatory documents (E, X, G, S according to the international standard API 5Spec DP / ISO 11961) by local heat treatment.
Поставленная задача достигается тем, что в способе (по первому варианту) термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб с замками, включающем нагрев под аустенизацию, охлаждение, отпуск, нагрев под аустенизацию осуществляют до температуры Ас3+(70…120)°C, отпуск проводят в диапазоне температур Ас1 - 80°C. В способе (по второму варианту) термическая обработка зоны сварного соединения бурильных труб с замками, включает нагрев под аустенизацию до температуры Ас3+(70…120)°C, охлаждение, дополнительный нагрев в межкритическом интервале температур Ас1+(20…80)°C и отпуск при температуре не более Ас1.The problem is achieved in that in the method (according to the first embodiment) of the heat treatment of the zone of welded connection of drill pipes with locks, including heating under austenization, cooling, tempering, heating under austenization is carried out to a temperature of Ac 3 + (70 ... 120) ° C, tempering carried out in the temperature range Ac 1 - 80 ° C. In the method (according to the second embodiment), the heat treatment of the welded joint area of the drill pipe with locks includes heating under austenization to a temperature of Ac 3 + (70 ... 120) ° C, cooling, additional heating in the intercritical temperature range of Ac 1 + (20 ... 80) ° C and tempering at a temperature not exceeding Ac 1 .
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение уровня работы удара с получением стабильных значений не менее 16 Дж и при пониженной температуре испытания минус 20°C не менее 42 Дж с целью увеличения эксплуатационной надежности и конструкционного ресурса сварных соединений бурильных труб.The technical result of the invention is to increase the level of impact with obtaining stable values of not less than 16 J and at a reduced test temperature of minus 20 ° C of not less than 42 J in order to increase the operational reliability and structural life of welded joints of drill pipes.
Температурные режимы термической обработки определены в указанных диапазонах, чтобы в зоне сварки обеспечить получение однородной равномерной мелкозернистой структуры, состоящей из феррита и отпущенного мартенсита, так как после сварки структура сварного соединения характеризуется значительной неоднородностью, заключающейся в наличии тонкой мелкозернистой прослойки в зоне стыка и прилегающей к ней крупнозернистой области, в которой размер зерна вследствие протекания процессов вторичной рекристаллизации возрастает в 3-5 раз. Проведенные эксперименты показали, что для получения после термической обработки однородной мелкозернистой структуры:The temperature conditions of heat treatment are determined in the indicated ranges in order to ensure a uniform uniform fine-grained structure consisting of ferrite and tempered martensite in the welding zone, since after welding the structure of the welded joint is characterized by significant heterogeneity, consisting in the presence of a thin fine-grained layer in the joint zone and adjacent to coarse-grained region, in which the grain size due to the occurrence of secondary recrystallization processes increases by 3-5 times. The experiments showed that to obtain a homogeneous fine-grained structure after heat treatment:
- температура нагрева под аустенизацию должна составлять Ас3+(70…120)°C. Процессы образования аустенита при высокоскоростном индукционном нагреве смещаются в область более высоких температур, что обусловлено их диффузионным механизмом превращения. Следовательно, при более низких температурах нагрева в структуре сварного соединения сохраняется ферритная оторочка по границам исходного крупного зерна аустенита, а в случае значительного перегрева возможен повторный рост зерна аустенита.- the heating temperature for austenization should be Ac 3 + (70 ... 120) ° C. The processes of formation of austenite during high-speed induction heating are shifted to higher temperatures, due to their diffusion transformation mechanism. Therefore, at lower heating temperatures, the ferrite rim along the boundaries of the initial coarse austenite grain is retained in the weld joint structure, and in the case of significant overheating, repeated growth of austenite grain is possible.
- отпуск после аустенизации в интервале Ас1 - 80°C оказывает следующий эффект: разупрочнение с получением структуры сорбита с глобулярной формой карбидной фазы.- tempering after austenization in the range of Ac 1 - 80 ° C has the following effect: softening to obtain a sorbitol structure with a globular form of the carbide phase.
- температура нагрева в межкритическом интервале Ас1+(20…80)°C позволяет получить эффект разупрочнения с получением структуры сорбита с глобулярной формой карбидной фазы и измельчения зерен структуры за счет образования новых равномерно расположенных равноосных зерен феррита размером до 10 мкм (Рис.1).- the heating temperature in the intercritical range Ac 1 + (20 ... 80) ° C allows one to obtain the effect of softening with obtaining a sorbitol structure with a globular carbide phase and grinding of the structure grains due to the formation of new evenly spaced equiaxed ferrite grains up to 10 μm in size (Fig. 1 )
Таким образом, повышение комплекса вязкопластических свойств сварного соединения определяется следующими факторами:Thus, the increase in the complex of visco-plastic properties of a welded joint is determined by the following factors:
- измельчением зерна;- grinding grain;
- глобулярной формой карбидной фазы.- the globular form of the carbide phase.
Способ по первому варианту осуществляется следующим образом:The method according to the first embodiment is as follows:
1. Зону сварного соединения трубы с замком локально нагревают в камере индукционного нагрева под аустенитизацию до температуры Ас3+(70…120)°C.1. The welded joint area of the pipe with the lock is locally heated in the induction heating chamber under austenitization to a temperature of Ac 3 + (70 ... 120) ° C.
2. Проводят охлаждение зоны сварного соединения трубы с замком до температуры не более 280°C.2. Cool the zone of the welded joint of the pipe with the lock to a temperature of not more than 280 ° C.
3. Проводят отпуск в камере индукционного нагрева в диапазоне температур Ас1 - 80°C.3. Spend a vacation in the induction heating chamber in the temperature range Ac 1 - 80 ° C.
Способ по второму варианту осуществляется следующим образом:The method according to the second embodiment is as follows:
1. Зону сварного соединения трубы с замком локально нагревают в камере индукционного нагрева под аустенитизацию до температуры Ас3+(70…120)°C.1. The welded joint area of the pipe with the lock is locally heated in the induction heating chamber under austenitization to a temperature of Ac 3 + (70 ... 120) ° C.
2. Проводят охлаждение зоны сварного соединения трубы с замком до температуры не более 280°C.2. Cool the zone of the welded joint of the pipe with the lock to a temperature of not more than 280 ° C.
3. Зону сварного соединения нагревают в камере индукционного нагрева в межкритическом интервале температур Ac1+(20…80)°C.3. The weld zone is heated in the induction heating chamber in the intercritical temperature range Ac 1 + (20 ... 80) ° C.
4. Проводят отпуск в камере индукционного нагрева.4. Spend a vacation in the induction heating chamber.
Пример конкретного осуществления.An example of a specific implementation.
Предлагаемый способ (по первому варианту) локальной термической обработки сварных соединений бурильных труб был применен при изготовлении промышленных партий размером 88,9×9,35 мм группы прочности G по API 5Spec DP/ISO 11961 из хромомарганцевых сталей марок 30ХМА для труб и марки 40ХМФА для замков на бурильном участке цеха Т-2 ОАО «СинТЗ». Для этого по существующей схеме термической обработки (взятой за прототип) температура нагрева под аустенитизацию составила 910°C (Ac3+90°C) и отпуск 740°C.The proposed method (according to the first option) for the local heat treatment of welded joints of drill pipes was used in the manufacture of industrial batches of 88.9 × 9.35 mm in strength group G according to API 5Spec DP / ISO 11961 from chromium-manganese steels of 30XMA grades for pipes and 40XMFA grades locks on the drill section of the T-2 workshop of SinTZ OJSC. For this, according to the existing heat treatment scheme (taken as a prototype), the heating temperature for austenitization was 910 ° C (Ac 3 + 90 ° C) and the tempering temperature was 740 ° C.
Предлагаемый способ (по второму варианту) локальной термической обработки сварных соединений бурильных труб был применен при изготовлении промышленных партий размером 88,9×9,35 мм группы прочности S по API 5Spec DP/ISO 11961 из хромомарганцевых сталей марок 32ХГМА для труб и марки 40ХМФА для замков на бурильном участке цеха Т-2 ОАО «СинТЗ». Для этого в существующую схему термической обработки (взятой за прототип) после охлаждения с температуры аустенитизации 900°C (Ac3+90°C) введен нагрев 780°C в межкритическом интервале температур (Ac1+50°C).The proposed method (according to the second option) for the local heat treatment of welded joints of drill pipes was used in the manufacture of industrial batches of 88.9 × 9.35 mm in strength group S according to API 5Spec DP / ISO 11961 from chromium-manganese steels of grades 32XGMA for pipes and grade 40XMFA for locks on the drill section of the T-2 workshop of SinTZ OJSC. To do this, after heating from an austenitization temperature of 900 ° C (Ac 3 + 90 ° C), heating at 780 ° C in the intercritical temperature range (Ac 1 + 50 ° C) was introduced into the existing heat treatment scheme (taken as a prototype).
Сравнительные данные приведены в таблице 1. Как видно из данных, значения работы удара при стандартизированных температурах испытания 21°C и минус 20°C соответствуют API 5Spec DP/ISO и имеют достаточно высокий уровень 49-94 Дж при температуре 21°C и 58-65 Дж при температуре минус 20°C относительно минимально установленных норм не менее 16 Дж и 42 Дж соответственно.Comparative data are shown in Table 1. As can be seen from the data, the impact values at standardized test temperatures of 21 ° C and minus 20 ° C correspond to API 5Spec DP / ISO and have a fairly high level of 49-94 J at a temperature of 21 ° C and 58- 65 J at a temperature of minus 20 ° C relative to the minimum established standards of at least 16 J and 42 J, respectively.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013141766/02A RU2537633C1 (en) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Heat treatment method of weld joint zone of drill pipes (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013141766/02A RU2537633C1 (en) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Heat treatment method of weld joint zone of drill pipes (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2537633C1 true RU2537633C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53287813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013141766/02A RU2537633C1 (en) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Heat treatment method of weld joint zone of drill pipes (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537633C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629127C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-08-24 | Публичное акционерное общество "Синарский трубный завод" (ПАО "СинТЗ") | Welded joint induction heat treatment method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2023028C1 (en) * | 1992-02-24 | 1994-11-15 | Акционерное общество "Завод турбинных лопаток" | Method for thermal treatment of welded tool of high-cutting steels |
| RU2304625C2 (en) * | 2005-10-06 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Method of the thermal treatment of the connecting elements of the pipelines made out of the low-alloy steel |
| JP2008174834A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-31 | Nippon Steel Corp | Steel tube excellent in workability and manufacturing method therefor |
| RU2484149C1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Выксунский Металлургический Завод" | Method of thermal treatment of welded tubes |
-
2013
- 2013-09-10 RU RU2013141766/02A patent/RU2537633C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2023028C1 (en) * | 1992-02-24 | 1994-11-15 | Акционерное общество "Завод турбинных лопаток" | Method for thermal treatment of welded tool of high-cutting steels |
| RU2304625C2 (en) * | 2005-10-06 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Method of the thermal treatment of the connecting elements of the pipelines made out of the low-alloy steel |
| JP2008174834A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-31 | Nippon Steel Corp | Steel tube excellent in workability and manufacturing method therefor |
| RU2484149C1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Выксунский Металлургический Завод" | Method of thermal treatment of welded tubes |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629127C1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-08-24 | Публичное акционерное общество "Синарский трубный завод" (ПАО "СинТЗ") | Welded joint induction heat treatment method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4609138B2 (en) | Manufacturing method of oil well pipe steel excellent in sulfide stress cracking resistance and oil well seamless steel pipe | |
| JP5787492B2 (en) | Steel pipe manufacturing method | |
| JP5983886B2 (en) | Seamless steel pipe for line pipe and manufacturing method thereof | |
| JP2006009141A (en) | Electric resistance welded tube having excellent cold workability and hardenability and its production method | |
| CA2937139C (en) | Low-alloy steel pipe for an oil well | |
| CN100366778C (en) | Steel in use for fire resistant, heat insulated oil line, and preparation method | |
| CN110527904B (en) | Manufacturing method of long-life high-pressure pump head body | |
| JP2021031709A (en) | Method for manufacturing wear resistant steel material excellent in fatigue resistance property | |
| KR101568520B1 (en) | High strength and toughness hot rolled steel sheet having excellent hic resistance, steel pipe produced by the same and method for manufacturing thereof | |
| Wang et al. | Effects of ultra-fast cooling after hot rolling and intercritical treatment on microstructure and cryogenic toughness of 3.5% Ni steel | |
| EP3636787A1 (en) | Bent steel pipe and method for producing same | |
| CN110983185A (en) | High-hardness and high-wear-resistance composite steel pipe | |
| EP2215280A1 (en) | High tensile steel for deep drawing and manufacturing method thereof | |
| RU2537633C1 (en) | Heat treatment method of weld joint zone of drill pipes (versions) | |
| Zhao et al. | Influence of Tempering Temperature on the Microstructure and Mechanical Properties of a Cr–Ni–Mo‐Alloyed Steel for Rock Drill Applications | |
| JP2009263753A (en) | Rail whose internal has high hardness | |
| CN107779777B (en) | A kind of sucker-rod steel and its manufacturing method | |
| KR101677350B1 (en) | Multiple heat treatment steel having excellent low temperature toughness for energyand manufacturing method thereof | |
| CN103667992B (en) | A kind of high-hardness wear-resistant steel plate | |
| CN105986088A (en) | Heat treatment process for 1Cr17Ni2 steel | |
| CN104651725A (en) | Preparation technique of seamless steel tube for perforating guns | |
| EP3155134A1 (en) | Method of heat treatment of bearing steel | |
| CN106319166B (en) | The annealing process of high strength steel | |
| JP2000160300A (en) | 655 Nmm-2 CLASS LOW-C HIGH-Cr ALLOY OIL WELL PIPE WITH HIGH CORROSION RESISTANCE, AND ITS MANUFACTURE | |
| CN101724791B (en) | Middle and high temperature super-thick steel plate with excellent radiation resistance and manufacturing method thereof |