[發明專利]鉆桿管體的熱處理工藝

在審

• 申請號: 201410771595.0
• 申請日: 2014-12-13
• 公開（公告）號: CN105755252A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 范勤德
• 申請（專利權）人: 青島勤德索具有限公司
• 主分類號: C21D9/08
• 分類號: C21D9/08;C21D6/00;C21D1/18;C22C38/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發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

石油鉆桿是油田鉆井的主要工具，結構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外壓、扭曲、彎曲和振動。

隨著石油行業的不斷發展，越來越多的深井、超深井被開發，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鋼級的鉆桿已經無法滿足部分深井的要求。

國外鉆桿行業提出了V150鋼級這一鉆桿行業新鋼級的標準。V150鋼級鉆桿對原材料和熱處理能力均提出了更高的要求。目前國內公開的熱處理工藝，很難達到V150鋼級鉆桿的技術要求，尤其是熱處理后的鉆桿管體的拉伸性能不能滿足要求，相關的熱處理工藝國外也未見報道。

發明內容

本發明要解決的技術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。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案包括淬火、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，單位為質量百分比，按如下步驟和工藝參數進行操作：

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，保溫40-60分鐘，

b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內進入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，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節。

淬火步驟①中所述的鉆桿管體在淬火液中進行自轉，自轉速率為70-100轉/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量監控。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、回火熱處理次數不超過三次。

采用本發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30％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，填補了國內外的空白；本發明設置的熱處理步驟簡單，工藝參數合理，處理合格率達98％以上。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對發明作進一步詳細的說明。

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：0.001，P：0.008，余量為Fe，單位為質量百分比。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℃的步進式淬火爐內，保溫60分鐘；

b、鉆桿管體出爐后，15秒鐘內進入23℃的淬火液，淬火液為自來水，并以88轉/分鐘的速率進行自轉，淬火時間40秒，其中淬火液的溫度通過冷卻塔調節，鉆桿管體以一定速率自轉是為了快速、均勻淬火，形成細小、均勻的晶粒組織。

②回火

淬火1小時內，將鉆桿管體輸送到升溫至575℃的步進式回火爐內，保溫70分鐘；再將鉆桿管體出爐，自然冷卻至室溫。經以上熱處理步驟，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℃)縱向99J。

上述鉆桿管體的機械性能符合下述V150鋼級技術要求：

屈服強度1034-1138MPa

抗拉強度≥1103MPa

延伸率≥13.0％