鉆桿管體的熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管體的熱處理工藝，尤其是一種制造具有較高機(jī)械性能的鉆桿管體的淬火、回火工藝，使其能達(dá)到V150鋼級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆桿是油田鉆井的主要工具，結(jié)構(gòu)中包括鉆桿管體和鉆桿管體兩端的鉆桿接頭。在油氣的開(kāi)采和提煉過(guò)程中，要求鉆桿管體必須能夠承受巨大的內(nèi)外壓、扭曲、彎曲和振動(dòng)。
[0003]隨著石油行業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的深井、超深井被開(kāi)發(fā)，這對(duì)鉆桿就提出了越來(lái)越高的要求。目前API系列鉆桿中強(qiáng)度最高的是S135鋼級(jí)，但隨著鉆井深度的增加，對(duì)鉆桿的強(qiáng)度要求也在不斷增加，S135鋼級(jí)的鉆桿已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足部分深井的要求。
[0004]國(guó)外鉆桿行業(yè)提出了 V150鋼級(jí)這一鉆桿行業(yè)新鋼級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。V150鋼級(jí)鉆桿對(duì)原材料和熱處理能力均提出了更高的要求。目前國(guó)內(nèi)公開(kāi)的熱處理工藝，很難達(dá)到V150鋼級(jí)鉆桿的技術(shù)要求，尤其是熱處理后的鉆桿管體的拉伸性能不能滿(mǎn)足要求，相關(guān)的熱處理工藝國(guó)外也未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可靠的、便于操作的制造符合V150鋼級(jí)的鉆桿管體的熱處理工藝。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案包括淬火、回火，用于熱處理工藝的鋼種成分及含量為，C:0.24-0.30，Cr:0.85-1.20，Mo:0.50-0.75，V:0_0.05，Si:0.10-0.40，Mn:0.60-1.00，Cu:0-0.05，S..( 0.015，P..( 0.020，余量為 Fe，單位為質(zhì)量百分比，按如下步驟和工藝參數(shù)進(jìn)行操作:
[0007]①淬火
[0008]a、將鉆桿管體輸送到升溫至880°C _930°C的步進(jìn)式淬火爐內(nèi)，保溫40_60分鐘，
[0009]b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進(jìn)入10°C -30°C的淬火液，淬火時(shí)間不少于30秒；
[0010]②回火
[0011 ] 將鉆桿管體輸送到升溫至560°C -590°C的步進(jìn)式回火爐內(nèi)，保溫60-85分鐘，再將鉆桿管體出爐，自然冷卻至室溫。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
[0013]淬火后的鉆桿管體在四小時(shí)內(nèi)進(jìn)行回火。
[0014]所述的淬火液為自來(lái)水，淬火液的溫度通過(guò)冷卻塔調(diào)節(jié)。
[0015]淬火步驟①中所述的鉆桿管體在淬火液中進(jìn)行自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速率為70-100轉(zhuǎn)/分鐘。
[0016]按照步驟①和步驟②處理鉆桿管體不多于200支后，做I次加厚端和鉆桿管體的機(jī)械性能試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目為抗拉強(qiáng)度和沖擊功，合格后，入庫(kù)。本步驟是為了加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控。所述的沖擊功試驗(yàn)不合格的鉆桿管體重新按照步驟①和②進(jìn)行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理的次數(shù)不超過(guò)三次。
[0017]所述的沖擊功試驗(yàn)合格時(shí)，抗拉強(qiáng)度偏高的鉆桿管體重新按照步驟②進(jìn)行回火，回火次數(shù)不超過(guò)三次，抗拉強(qiáng)度偏低的鉆桿管體重新按照步驟①和②進(jìn)行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理次數(shù)不超過(guò)三次。
[0018]采用本發(fā)明對(duì)上述鋼種的鉆桿管體進(jìn)行熱處理后，鉆桿管體的沖擊功性能好，與V150鋼級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的54J相比，超出30%以上；而且熱處理后的鉆桿管體的強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)指標(biāo)均達(dá)到V150鋼級(jí)的要求，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外的空白；本發(fā)明設(shè)置的熱處理步驟簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)合理，處理合格率達(dá)98 %以上。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]采用某公司的鉆桿管體，其化學(xué)成分為，C:0.26，Cr:0.98，Mo:0.64，V:0.005，Si:
0.22，Mn:0.75，Cu:0.03，S:0.001，P:0.008，余量為Fe，單位為質(zhì)量百分比。按照下列步驟進(jìn)行熱處理:
[0021]①淬火
[0022]a、將鉆桿管體輸送到升溫至910°C的步進(jìn)式淬火爐內(nèi)，保溫60分鐘；
[0023]b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進(jìn)入23°C的淬火液，淬火液為自來(lái)水，并以88轉(zhuǎn)/分鐘的速率進(jìn)行自轉(zhuǎn)，淬火時(shí)間40秒，其中淬火液的溫度通過(guò)冷卻塔調(diào)節(jié)，鉆桿管體以一定速率自轉(zhuǎn)是為了快速、均勻淬火，形成細(xì)小、均勻的晶粒組織。
[0024]②回火
[0025]淬火I小時(shí)內(nèi)，將鉆桿管體輸送到升溫至575°C的步進(jìn)式回火爐內(nèi)，保溫70分鐘；再將鉆桿管體出爐，自然冷卻至室溫。經(jīng)以上熱處理步驟，鉆桿管體的機(jī)械性能如下:
[0026]屈服強(qiáng)度19OMPa
[0027]抗拉強(qiáng)度1180MPa
[0028]延伸率22.0%
[0029]夏比沖擊功(21°C )縱向99J。
[0030]上述鉆桿管體的機(jī)械性能符合下述V150鋼級(jí)技術(shù)要求:
[0031]屈服強(qiáng)度1M-1l38MPa
[0032]抗拉強(qiáng)度彡1103MPa
[0033]延伸率彡13.0%
[0034]夏比沖擊功(21°C )縱向彡54J。
[0035]經(jīng)本發(fā)明的鉆桿管體的熱處理工藝處理后的管體的金相組織，晶粒細(xì)小均勻，加厚端內(nèi)外壁均為10級(jí)，管體內(nèi)壁9級(jí)、外壁9.5級(jí)，為鉆桿管體的抗拉、抗疲勞等方面的性能提供了保證。
[0036]按照上述步驟淬火、回火熱處理鉆桿管體100支后，做I次加厚端和鉆桿管體的機(jī)械性能試驗(yàn)作為質(zhì)量監(jiān)控，試驗(yàn)項(xiàng)目為抗拉強(qiáng)度和沖擊功。兩項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均符合V150鋼級(jí)的技術(shù)要求，將上述處理的100支鉆桿管體入庫(kù)。
[0037]若沖擊功試驗(yàn)不合格的鉆桿管體重新按照步驟①和②進(jìn)行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理的次數(shù)不超過(guò)三次。
[0038]當(dāng)沖擊功試驗(yàn)合格時(shí)，抗拉強(qiáng)度偏高的鉆桿管體重新按照步驟②進(jìn)行回火，回火次數(shù)不超過(guò)三次，抗拉強(qiáng)度偏低的鉆桿管體重新按照步驟①和②進(jìn)行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理次數(shù)不超過(guò)三次。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆桿管體的熱處理工藝，包括淬火、回火，用于熱處理工藝的鋼種成分及含量為，C:0.24-0.30，Cr:0.85-1.20，Mo:0.50-0.75，V:0-0.05，Si:0.10-0.40，Mn:0.60-1.00，Cu:0-0.05，S:彡0.015，P:彡0.020，余量為Fe，單位為質(zhì)量百分比，其特征在于，按如下步驟和工藝參數(shù)進(jìn)行操作: ①淬火 a、將鉆桿管體輸送到升溫至880°C -930°C的步進(jìn)式淬火爐內(nèi)，保溫40-60分鐘，b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進(jìn)入10°C -30°C的淬火液，淬火時(shí)間不少于30秒，所述的鉆桿管體在淬火液中進(jìn)行自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速率為70-100轉(zhuǎn)/分鐘，所述的淬火液為自來(lái)水，淬火液的溫度通過(guò)冷卻塔調(diào)節(jié)， ②回火 將鉆桿管體輸送到升溫至560 °C -590 °C的步進(jìn)式回火爐內(nèi)，保溫60-85分鐘，再將鉆桿管體出爐，自然冷卻至室溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿管體的熱處理工藝，其特征在于淬火后的鉆桿管體在四小時(shí)內(nèi)進(jìn)行回火。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿管體的熱處理工藝，其特征在于，按照步驟①和步驟②處理鉆桿管體不多于200支后，做I次加厚端和鉆桿管體的機(jī)械性能試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目為抗拉強(qiáng)度和沖擊功，合格后入庫(kù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鉆桿管體的熱處理工藝，包括淬火、回火熱處理，按如下步驟和工藝參數(shù)進(jìn)行操作：①淬火，a、將鉆桿管體輸送到升溫至880℃-930℃的步進(jìn)式淬火爐內(nèi)，保溫40-60分鐘，b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進(jìn)入10℃-30℃的淬火液，淬火時(shí)間不少于30秒，②回火，將鉆桿管體輸送到升溫至560℃-590℃的步進(jìn)式回火爐內(nèi)，保溫60-85分鐘，再將鉆桿管體出爐，自然冷卻至室溫。采用本發(fā)明，鉆桿的沖擊功性能好，比V150鋼級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值超出30％以上；熱處理后的鉆桿管體的強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)指標(biāo)達(dá)到V150鋼級(jí)的要求，合格率達(dá)98％以上；且本發(fā)明的熱處理操作步驟、工藝參數(shù)合理。
【IPC分類(lèi)】C21D9/08, C21D6/00, C22C38/24, C21D1/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105714081
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410740342
【發(fā)明人】秦海鵬
【申請(qǐng)人】青島泰威機(jī)床有限公司