專利名稱：鉆桿管體的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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械性能的鉆桿管體的淬火、回火工藝，使其能達到V150鋼級的標準。
背景技術(shù)：
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。在油氣的開采和提煉過程中，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。 隨著石油行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的深井、超深井被開發(fā)，這對鉆桿就提出了越
來越高的要求。目前API系列鉆桿中強度最高的是S135鋼級，但隨著鉆井深度的增加，對
鉆桿的強度要求也在不斷增加，S135鋼級的鉆桿已經(jīng)無法滿足部分深井的要求。 國外鉆桿行業(yè)提出了 V150鋼級這一鉆桿行業(yè)新鋼級的標準。V150鋼級鉆桿對原
材料和熱處理能力均提出了更高的要求。目前國內(nèi)公開的熱處理工藝，很難達到V150鋼級
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足要求，相關(guān)的熱處理工
藝國外也未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可靠的、便于操作的制造符合V150鋼級的鉆桿管體的熱處理工藝。 為解決上述技術(shù)問題，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)進入l(TC _30°〇的淬火液，淬火時間不少于30秒，
②回火將鉆桿管體輸送到升溫至560°C -590°C的步進式回火爐內(nèi)，保溫60-85分鐘，再將鉆桿管體出爐，自然冷卻至室溫。
進一步的改進在于 淬火后的鉆桿管體在四小時內(nèi)進行回火。 所述的淬火液為自來水，淬火液的溫度通過冷卻塔調(diào)節(jié)。 淬火步驟①中所述的鉆桿管體在淬火液中進行自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速率為70-100轉(zhuǎn)/分鐘。 按照步驟①和步驟②處理鉆桿管體不多于200支后，做1次加厚端和鉆桿管體的機械性能試驗，試驗項目為抗拉強度和沖擊功，合格后，入庫。本步驟是為了加強質(zhì)量監(jiān)控。
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所述的沖擊功試驗不合格的鉆桿管體重新按照步驟①和②進行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理的次數(shù)不超過三次。 所述的沖擊功試驗合格時，抗拉強度偏高的鉆桿管體重新按照步驟②進行回火，回火次數(shù)不超過三次，抗拉強度偏低的鉆桿管體重新按照步驟①和②進行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理次數(shù)不超過三次。 采用本發(fā)明對上述鋼種的鉆桿管體進行熱處理后，鉆桿管體的沖擊功性能好，與V150鋼級標準值的54J相比，超出30X以上；而且熱處理后的鉆桿管體的強度、延伸率等力學指標均達到V150鋼級的要求，填補了國內(nèi)外的空白；本發(fā)明設(shè)置的熱處理步驟簡單，工藝參數(shù)合理，處理合格率達98%以上。
具體實施例方式
下面通過具體實施方式
對發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1 采用某公司的鉆桿管體，其化學成分為，C :0. 26， Cr :0. 98， Mo :0. 64， V :0. 005， Si :0. 22，Mn :0. 75，Cu :0. 03，S :0. OOl，P :0. 008，余量為Fe，單位為質(zhì)量百分比。按照下列步驟
進行熱處理
①淬火 a、將鉆桿管體輸送到升溫至910°C的步進式淬火爐內(nèi)，保溫60分鐘； b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進入23°C的淬火液，淬火液為自來水，并以88轉(zhuǎn)/
分鐘的速率進行自轉(zhuǎn)，淬火時間40秒，其中淬火液的溫度通過冷卻塔調(diào)節(jié)，鉆桿管體以一
定速率自轉(zhuǎn)是為了快速、均勻淬火，形成細小、均勻的晶粒組織。
②回火 淬火1小時內(nèi)，將鉆桿管體輸送到升溫至575t:的步進式回火爐內(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，鉆桿管體的機械性能如下 屈服強度 1090MPa 抗拉強度 1180MPa 延伸率 22.0% 夏比沖擊功(21°C )縱向 99J。 上述鉆桿管體的機械性能符合下述V150鋼級技術(shù)要求 屈服強度 1034-1138MPa 抗拉強度 > 1103MPa 延伸率 》13.0% 夏比沖擊功(21°C )縱向 > 54J。 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，晶粒細小均勻，加厚端內(nèi)外壁均為10級，管體內(nèi)壁9級、外壁9. 5級，為鉆桿管體的抗拉、抗疲勞等方面的性能提供了保證。 按照上述步驟淬火、回火熱處理鉆桿管體100支后，做1次加厚端和鉆桿管體的機械性能試驗作為質(zhì)量監(jiān)控，試驗項目為抗拉強度和沖擊功。兩項試驗結(jié)果均符合V150鋼級
4的技術(shù)要求，將上述處理的100支鉆桿管體入庫。 若沖擊功試驗不合格的鉆桿管體重新按照步驟①和②進行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理的次數(shù)不超過三次。 當沖擊功試驗合格時，抗拉強度偏高的鉆桿管體重新按照步驟②進行回火，回火次數(shù)不超過三次，抗拉強度偏低的鉆桿管體重新按照步驟①和②進行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理次數(shù)不超過三次。
實施例2 采用某公司的鉆桿管體，其化學成分為:C :0. 26， Cr :0. 97， Mo :0. 70， V :0. 004， Si :0. 21， Mn :0. 74， Cu :0. 03， S :0. 001， P :0. 008，余量為Fe，單位為質(zhì)量百分比。
①淬火 a、將鉆桿管體輸送到升溫至930°C的步進式淬火爐內(nèi)，保溫50分鐘； b、鉆桿管體出爐后15秒鐘內(nèi)進入3(TC的淬火液，淬火液為水，并以100轉(zhuǎn)/分鐘
的速率進行自轉(zhuǎn)，淬火時間35秒。 ②回火 淬火3小時內(nèi)，將鉆桿管體輸送到升溫至59(TC的步進式回火爐內(nèi)，保溫60分鐘；再將鉆桿管體出爐，空冷至室溫。 經(jīng)以上熱處理步驟，鉆桿管體的機械性能如下
屈服強度 1040MPa
抗拉強度 1110MPa
延伸率 19.0% 夏比沖擊功(21°C )縱向單組103J、106J、101J，平均為103J。
上述鉆桿管體的機械性能符合下述V150鋼級技術(shù)要求。 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，加厚端內(nèi)外壁均為9.5級，管體內(nèi)外壁均為9級。 按照上述淬火、回火熱處理鉆桿管體200支后，做1次加厚端和鉆桿管體的機械性能試驗作為質(zhì)量監(jiān)控，試驗項目為抗拉強度和沖擊功。兩項試驗結(jié)果均符合V150鋼級的技術(shù)要求，將上述處理的200支鉆桿管體入庫。
實施例3采用某公司的鉆桿管體，其化學成分為:C :0. 26， Cr :0. 94， Mo :0. 60， V :0. 004， Si :0. 22， Mn :0. 75， Cu :0. 03， S :0. 001， P :0. 008，其余為Fe，
單位為質(zhì)量百分比。
①淬火 a、將鉆桿管體輸送到升溫至88(TC的步進式淬火爐內(nèi)，保溫40分鐘； b、鉆桿管體出爐后15秒鐘內(nèi)進入12°C的淬火液，淬火液為自來水，并以70轉(zhuǎn)/分
鐘的速率進行自轉(zhuǎn)，淬火時間60秒。 ②回火 淬火4小時內(nèi)，將鉆桿管體輸送到升溫至56(TC的步進式回火爐內(nèi)，保溫85分鐘；再將鉆桿管體出爐，空冷至室溫。 經(jīng)以上熱處理步驟，鉆桿管體的機械性能如下
屈服強度 1060MPa 抗拉強度 1130MPa 延伸率 22.0% 夏比沖擊功(21°C )縱向單組107J、108J、120J，平均為112J。 上述鉆桿管體的機械性能符合下述V150鋼級技術(shù)要求。 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，加厚端內(nèi)外壁均為9.5級，管體內(nèi)外壁均為9級。
權(quán)利要求
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，C0.24-0.30，Cr0.85-1.20，Mo0.50-0.75，V0-0.05，Si0.10-0.40，Mn0.60-1.00，Cu0-0.05，S≤0.015，P≤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)進行操作①淬火a、將鉆桿管體輸送到升溫至880℃-930℃的步進式淬火爐內(nèi)，保溫40-60分鐘，b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進入10℃-30℃的淬火液，淬火時間不少于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 小時內(nèi)進行回火。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿管體的熱處理工藝，其特征在于所述的淬火液為自來 水，淬火液的溫度通過冷卻塔調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿管體的熱處理工藝，其特征在于淬火步驟①中所述的鉆 桿管體在淬火液中進行自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)速率為70-100轉(zhuǎn)/分鐘。
5. 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1次加厚端和鉆桿管體的機械性能試驗，試驗項目為抗拉強 度和沖擊功，合格后，入庫。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆桿管體的熱處理工藝，其特征在于所述的沖擊功試驗不合 格的鉆桿管體重新按照步驟①和②進行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理的次數(shù)不 超過三次。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆桿管體的熱處理工藝，其特征在于所述的沖擊功試驗合格 時，抗拉強度偏高的鉆桿管體重新按照步驟②進行回火，回火次數(shù)不超過三次，抗拉強度偏 低的鉆桿管體重新按照步驟①和②進行淬火、回火熱處理，重新淬火、回火熱處理次數(shù)不超 過三次。
全文摘要
本發(fā)明公開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)進行操作①淬火，a、將鉆桿管體輸送到升溫至880℃-930℃的步進式淬火爐內(nèi)，保溫40-60分鐘，b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內(nèi)進入10℃-30℃的淬火液，淬火時間不少于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鋼級標準值超出30％以上；熱處理后的鉆桿管體的強度、延伸率等力學指標達到V150鋼級的要求，合格率達98％以上；且本發(fā)明的熱處理操作步驟、工藝參數(shù)合理。
文檔編號C21D1/18GK101781702SQ20101012465
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者伍國巍, 劉聰, 劉榮, 周秋芬, 姜榮凱, 張樹田, 李竹濱, 王建民, 王青林, 錢強 申請人:中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司;華油一機(河北)石油專用管材有限公司