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)：

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(dòng)。

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(duì)鉆桿就提出了越來越高的要求。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)無法滿足部分深井的要求。

國外鉆桿行業(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。目前國內(nèi)公開的熱處理工藝，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足要求，相關(guān)的熱處理工藝國外也未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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(jí)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(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。

進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

淬火后的鉆桿管體在四小時(shí)內(nèi)進(jìn)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(jìn)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(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。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)不超過三次。

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)不超過三次。

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

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

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：

①淬火

a、將鉆桿管體輸送到升溫至910℃的步進(jìn)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(jìn)入23℃的淬火液，淬火液為自來水，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。

②回火

淬火1小時(shí)內(nèi)，將鉆桿管體輸送到升溫至575℃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：

屈服強(qiáng)度 1090MPa

抗拉強(qiáng)度 1180MPa

延伸率 22.0％

夏比沖擊功(21℃)縱向 99J。

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：

屈服強(qiáng)度 1034-1138MPa

抗拉強(qiáng)度≥1103MPa

延伸率≥13.0％

夏比沖擊功(21℃)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(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。

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(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。

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)不超過三次。

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)不超過三次。