钻杆管体的热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种管体的热处理工艺，尤其是一种制造具有较高机械性能的钻杆管体的淬火、回火工艺，使其能达到V150钢级的标准。
【背景技术】
[0002]石油钻杆是油田钻井的主要工具，结构中包括钻杆管体和钻杆管体两端的钻杆接头。在油气的开采和提炼过程中，要求钻杆管体必须能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动。
[0003]随着石油行业的不断发展，越来越多的深井、超深井被开发，这对钻杆就提出了越来越高的要求。目前API系列钻杆中强度最高的是S135钢级，但随着钻井深度的增加，对钻杆的强度要求也在不断增加，S135钢级的钻杆已经无法满足部分深井的要求。
[0004]国外钻杆行业提出了 V150钢级这一钻杆行业新钢级的标准。V150钢级钻杆对原材料和热处理能力均提出了更高的要求。目前国内公开的热处理工艺，很难达到V150钢级钻杆的技术要求，尤其是热处理后的钻杆管体的拉伸性能不能满足要求，相关的热处理工艺国外也未见报道。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种可靠的、便于操作的制造符合V150钢级的钻杆管体的热处理工艺。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括淬火、回火，用于热处理工艺的钢种成分及含量为，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，余量为 Fe，单位为质量百分比，按如下步骤和工艺参数进行操作:
[0007]①淬火
[0008]a、将钻杆管体输送到升温至880°C _930°C的步进式淬火炉内，保温40_60分钟，
[0009]b、钻杆管体出炉后，15秒钟内进入10°C -30°C的淬火液，淬火时间不少于30秒；
[0010]②回火
[0011 ] 将钻杆管体输送到升温至560°C -590°C的步进式回火炉内，保温60-85分钟，再将钻杆管体出炉，自然冷却至室温。
[0012]进一步的改进在于:
[0013]淬火后的钻杆管体在四小时内进行回火。
[0014]所述的淬火液为自来水，淬火液的温度通过冷却塔调节。
[0015]淬火步骤①中所述的钻杆管体在淬火液中进行自转，自转速率为70-100转/分钟。
[0016]按照步骤①和步骤②处理钻杆管体不多于200支后，做I次加厚端和钻杆管体的机械性能试验，试验项目为抗拉强度和冲击功，合格后，入库。本步骤是为了加强质量监控。所述的冲击功试验不合格的钻杆管体重新按照步骤①和②进行淬火、回火热处理，重新淬火、回火热处理的次数不超过三次。
[0017]所述的冲击功试验合格时，抗拉强度偏高的钻杆管体重新按照步骤②进行回火，回火次数不超过三次，抗拉强度偏低的钻杆管体重新按照步骤①和②进行淬火、回火热处理，重新淬火、回火热处理次数不超过三次。
[0018]采用本发明对上述钢种的钻杆管体进行热处理后，钻杆管体的冲击功性能好，与V150钢级标准值的54J相比，超出30%以上；而且热处理后的钻杆管体的强度、延伸率等力学指标均达到V150钢级的要求，填补了国内外的空白；本发明设置的热处理步骤简单，工艺参数合理，处理合格率达98 %以上。
【具体实施方式】
[0019]下面通过【具体实施方式】对发明作进一步详细的说明。
[0020]采用某公司的钻杆管体，其化学成分为，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，余量为Fe，单位为质量百分比。按照下列步骤进行热处理:
[0021]①淬火
[0022]a、将钻杆管体输送到升温至910°C的步进式淬火炉内，保温60分钟；
[0023]b、钻杆管体出炉后，15秒钟内进入23°C的淬火液，淬火液为自来水，并以88转/分钟的速率进行自转，淬火时间40秒，其中淬火液的温度通过冷却塔调节，钻杆管体以一定速率自转是为了快速、均匀淬火，形成细小、均匀的晶粒组织。
[0024]②回火
[0025]淬火I小时内，将钻杆管体输送到升温至575°C的步进式回火炉内，保温70分钟；再将钻杆管体出炉，自然冷却至室温。经以上热处理步骤，钻杆管体的机械性能如下:
[0026]屈服强度19OMPa
[0027]抗拉强度1180MPa
[0028]延伸率22.0%
[0029]夏比冲击功(21°C )纵向99J。
[0030]上述钻杆管体的机械性能符合下述V150钢级技术要求:
[0031]屈服强度1M-1l38MPa
[0032]抗拉强度彡1103MPa
[0033]延伸率彡13.0%
[0034]夏比冲击功(21°C )纵向彡54J。
[0035]经本发明的钻杆管体的热处理工艺处理后的管体的金相组织，晶粒细小均匀，加厚端内外壁均为10级，管体内壁9级、外壁9.5级，为钻杆管体的抗拉、抗疲劳等方面的性能提供了保证。
[0036]按照上述步骤淬火、回火热处理钻杆管体100支后，做I次加厚端和钻杆管体的机械性能试验作为质量监控，试验项目为抗拉强度和冲击功。两项试验结果均符合V150钢级的技术要求，将上述处理的100支钻杆管体入库。
[0037]若冲击功试验不合格的钻杆管体重新按照步骤①和②进行淬火、回火热处理，重新淬火、回火热处理的次数不超过三次。
[0038]当冲击功试验合格时，抗拉强度偏高的钻杆管体重新按照步骤②进行回火，回火次数不超过三次，抗拉强度偏低的钻杆管体重新按照步骤①和②进行淬火、回火热处理，重新淬火、回火热处理次数不超过三次。
【主权项】
1.一种钻杆管体的热处理工艺，包括淬火、回火，用于热处理工艺的钢种成分及含量为，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，余量为Fe，单位为质量百分比，其特征在于，按如下步骤和工艺参数进行操作: ①淬火 a、将钻杆管体输送到升温至880°C -930°C的步进式淬火炉内，保温40-60分钟，b、钻杆管体出炉后，15秒钟内进入10°C -30°C的淬火液，淬火时间不少于30秒，所述的钻杆管体在淬火液中进行自转，自转速率为70-100转/分钟，所述的淬火液为自来水，淬火液的温度通过冷却塔调节， ②回火 将钻杆管体输送到升温至560 °C -590 °C的步进式回火炉内，保温60-85分钟，再将钻杆管体出炉，自然冷却至室温。2.根据权利要求1所述的钻杆管体的热处理工艺，其特征在于淬火后的钻杆管体在四小时内进行回火。3.根据权利要求1所述的钻杆管体的热处理工艺，其特征在于，按照步骤①和步骤②处理钻杆管体不多于200支后，做I次加厚端和钻杆管体的机械性能试验，试验项目为抗拉强度和冲击功，合格后入库。
【专利摘要】本发明公开了一种钻杆管体的热处理工艺，包括淬火、回火热处理，按如下步骤和工艺参数进行操作：①淬火，a、将钻杆管体输送到升温至880℃-930℃的步进式淬火炉内，保温40-60分钟，b、钻杆管体出炉后，15秒钟内进入10℃-30℃的淬火液，淬火时间不少于30秒，②回火，将钻杆管体输送到升温至560℃-590℃的步进式回火炉内，保温60-85分钟，再将钻杆管体出炉，自然冷却至室温。采用本发明，钻杆的冲击功性能好，比V150钢级标准值超出30％以上；热处理后的钻杆管体的强度、延伸率等力学指标达到V150钢级的要求，合格率达98％以上；且本发明的热处理操作步骤、工艺参数合理。
【IPC分类】C21D9/08, C21D6/00, C22C38/24, C21D1/18
【公开号】CN105714081
【申请号】CN201410740342
【发明人】秦海鹏
【申请人】青岛泰威机床有限公司