[發(fā)明專利]高性能抗硫鉆桿管體與接頭焊區(qū)的處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910055874.6
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101988147A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁鵬斌;黃仲嬰;喬曉堂;陶廷記;曹晶晶;程大
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海隆石油管材研究所;上海海隆石油鉆具有限公司
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50;C21D9/08;C21D1/42;C21D1/30;C21D1/18
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 張恒康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆桿焊區(qū)的處理方法，尤其涉及一種高性能抗硫鉆桿管體與接頭焊區(qū)的處理方法。

背景技術(shù)

隨著石油開采條件的愈加苛刻，酸性油氣田也成為近些年來的熱點，酸性油氣田中的硫化氫常常會導(dǎo)致按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的鉆桿發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，常常會突然發(fā)生脆性斷裂，造成巨大經(jīng)濟損失。為此，可用于含硫化氫環(huán)境下使用的鉆桿除滿足API標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)性能的要求外，還需具有優(yōu)異的抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂性能，這類鉆桿稱為抗硫鉆桿。

目前國內(nèi)外還沒有對抗硫鉆桿統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而各個廠家所生產(chǎn)的抗硫鉆桿性能水平也不太一致。當(dāng)前國際上通常用作抗硫鉆桿規(guī)范都是基于加拿大鉆井承包商協(xié)會等組織聯(lián)合制定的工業(yè)推薦做法(Industry?Recommend?Practice，IRP)作為基本要求，該規(guī)范對抗硫鉆桿的接頭和管體都做了相應(yīng)的要求，如化學(xué)成分、金相組織、強度、韌性、硬度及抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂性能，其中抗硫鉆桿的接頭設(shè)計屈服強度規(guī)定為105Ksi，其中Ksi為強度單位，1Ksi＝6.89MPa。管體的設(shè)計屈服強度分為75KSi，95Ksi和105Ksi等鋼級，對抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂性能要求管體和接頭的試驗應(yīng)力閥值分別為設(shè)計屈服強度的85％及65％。

由于鉆桿管體與接頭焊區(qū)組織復(fù)雜，硬度不均，國際上一直未有對于抗硫鉆桿焊區(qū)的要求，而實際上，由于抗硫鉆桿焊區(qū)經(jīng)過慣性摩擦焊后在焊接熔合線附件相處不同的組織，同時晶粒度發(fā)生變化形成粗晶區(qū)，細(xì)晶區(qū)等分布區(qū)，形成一定的焊接流線及成分偏析，即使經(jīng)過常規(guī)的焊后調(diào)質(zhì)熱處理仍使強度及硬度較高，關(guān)鍵是硬度分布不均勻。這些都會造成焊區(qū)的抗硫化物應(yīng)力腐蝕性能的下降，成為抗硫鉆桿整體中的薄弱環(huán)節(jié)，是抗硫鉆桿的主要失效區(qū)域。因此，為提高抗硫鉆桿的整體水平，有必要提高抗硫鉆桿焊區(qū)的抗硫化物應(yīng)力腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高性能抗硫鉆桿管體與接頭焊區(qū)的處理方法，本方法提高了管體與接頭焊區(qū)的抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂能力，使焊區(qū)具有合適的強度、韌性，特別是硬度較低并分布均勻，保證了鉆桿抗硫性能，避免了鉆桿由硫化物應(yīng)力腐蝕開裂所引起的損失。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明高性能抗硫鉆桿管體與接頭焊區(qū)的處理方法包括成份一致的管體和接頭，所述管體與接頭分別進行整體調(diào)質(zhì)熱處理后采用慣性摩擦焊接連成一體，本方法包括如下步驟：

步驟一、對所述管體與接頭的焊區(qū)中頻感應(yīng)加熱至300℃～600℃后進行去應(yīng)力退火，然后車削摩擦焊接過程中產(chǎn)生的飛邊毛刺，隨后加熱進行焊后熱處理；

步驟二、將去應(yīng)力退火后的抗硫鉆桿焊區(qū)中頻感應(yīng)加熱由室溫升到780℃～900℃，保溫3～30分鐘后，使用20℃～40℃的淬火介質(zhì)進行噴淋淬火；

步驟三、將抗硫鉆桿焊區(qū)中頻感應(yīng)加熱由室溫升到690℃～750℃，保溫5～30分鐘后，使用20℃～40℃的淬火介質(zhì)進行噴淋冷卻；

步驟四、將抗硫鉆桿焊區(qū)中頻感應(yīng)加熱由室溫升到600℃～700℃，保溫5～30分鐘后，空冷至室溫。

為取得良好的處理效果，上述步驟二和步驟三的中頻感應(yīng)加熱的感應(yīng)線圈的加熱寬度一致，上述步驟四的中頻感應(yīng)加熱的感應(yīng)線圈的加熱寬度大于所述步驟二和步驟三中加熱寬度10-30毫米。

由于本發(fā)明高性能抗硫鉆桿管體與接頭焊區(qū)的處理方法采用了上述技術(shù)方案，即首先對鉆桿焊區(qū)感應(yīng)加熱后去應(yīng)力退火，車削飛邊毛刺后熱處理，再將鉆桿焊區(qū)升溫并保溫后噴淋淬火、升溫并保溫后噴淋冷卻、升溫并回火保溫后空冷至室溫；經(jīng)上述處理的鉆桿提高了管體與接頭焊區(qū)的抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂性能，使焊區(qū)具有合適的強度、韌性，特別是硬度較低并分布均勻，保證了鉆桿抗硫性能，避免了鉆桿由硫化物應(yīng)力腐蝕開裂所引起的損失。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明：

圖1為本方法與常規(guī)方法抗硫鉆桿焊區(qū)硬度的試驗對比圖。

具體實施方式

本發(fā)明高性能抗硫鉆桿管體與接頭焊區(qū)的處理方法包括成份一致的管體和接頭，所述管體與接頭分別進行整體調(diào)質(zhì)熱處理后采用慣性摩擦焊接連成一體，本方法包括如下步驟：

步驟一、對所述管體與接頭的焊區(qū)中頻感應(yīng)加熱至300℃～600℃后進行去應(yīng)力退火，然后車削摩擦焊接過程中產(chǎn)生的飛邊毛刺，隨后加熱進行焊后熱處理；去應(yīng)力退火可降低焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，同時有利于焊接飛邊、毛刺的車削，防止在隨后的焊后熱處理淬火過程中產(chǎn)生裂紋；