[發(fā)明專利]用于深海石油鉆采的厚壁大口徑導(dǎo)管接頭熱處理工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610487244.6
• 申請(qǐng)日: 2016-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN107541594A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 姜桂萍
• 主分類號(hào): C21D9/00
• 分類號(hào): C21D9/00;C21D1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于深海石油鉆采的厚壁大口徑導(dǎo)管接頭熱處理工藝。屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近百年來，因過度開采石油，地球上一些易開采的陸地和淺海石油資源日趨枯竭，在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下各國紛紛將石油開采的目標(biāo)轉(zhuǎn)至蘊(yùn)藏豐富石油資源的海洋，特別是深海區(qū)域。此種戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，需建立在擁有先進(jìn)深海石油鉆采技術(shù)及其配套裝備的基礎(chǔ)上，才能達(dá)到預(yù)期目的。深海石油鉆井深度通常達(dá)數(shù)千米，所用導(dǎo)管連接長度同樣也需數(shù)千米，由于自重大，還要承擔(dān)一定的扭矩和抗海浪沖擊的破壞，故對(duì)導(dǎo)管接頭的質(zhì)量指標(biāo)有著很高要求，才能做到可靠連接和高效密封。制造深海石油鉆采用導(dǎo)管接頭通常取材高強(qiáng)度合金鋼，因深海石油鉆采用導(dǎo)管口徑大，配套的導(dǎo)管接頭口徑同樣大，而且壁厚很厚，用常規(guī)熱處理工藝不易淬透，淬火后易殘留較大值的內(nèi)應(yīng)力，由內(nèi)應(yīng)力引發(fā)的裂紋是導(dǎo)管接頭失效的重要因素，一旦發(fā)生斷裂事故所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大。因此，人們迫切期待有一種用于深海石油鉆采厚壁大口徑導(dǎo)管接頭熱處理工藝克服上述不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對(duì)大口徑厚壁管的特點(diǎn)，提出一種厚壁大口徑導(dǎo)管接頭熱處理工藝，該工藝工藝簡便、合理、規(guī)范和可操作性強(qiáng)，采用立置大間距排列方式和增加保溫時(shí)間的措施，以及通過二次淬火、二次回火改善金相組織，進(jìn)一步提高機(jī)械性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

1．第一次裝爐：將導(dǎo)管接頭坯料順序裝入井式淬火爐中，焊頸端朝下，立置的導(dǎo)管接頭坯料周邊及上下層間距在25～50 mm；

2．第一次淬火：（1）在60±5分鐘內(nèi)將爐溫升至871℃～899℃，然后開始保溫，保溫時(shí)間按每25.4 mm壁厚用40分鐘計(jì)算，最少為120分鐘。（2）在導(dǎo)管接頭坯料出爐前5～10分鐘開始攪動(dòng)淬火水池中的水，水溫控制在30℃～36℃。（3）自導(dǎo)管接頭坯料從爐膛吊出到進(jìn)入淬火池中的時(shí)間小于15秒，水冷時(shí)間至少15分鐘，通過循環(huán)水冷卻，淬火結(jié)束時(shí)水溫不超過46℃；

3．正火：在爐溫899℃～940℃進(jìn)行，正火保溫時(shí)間按25.4 mm壁厚用30分鐘計(jì)算；

4．第一次回火：在導(dǎo)管接頭坯料第一次淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行回火處理，裝爐后將爐溫升至595℃～640℃，保溫時(shí)間按每25.4 mm壁厚用80分鐘計(jì)算，最少為240分鐘，然后將導(dǎo)管接頭坯料從爐膛中吊出直接放到水槽中冷卻常溫；

5．第二次裝爐：將上述已熱處理的導(dǎo)管接頭坯料重新裝入爐中，裝爐工藝要求及參數(shù)同第一次裝爐；

6．第二次淬火：重復(fù)第一次淬火步驟，所有工藝參數(shù)相同；

7．第二次回火：在導(dǎo)管接頭坯料第二次淬火后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行回火處理，裝爐后將爐溫升至605℃～650℃，保溫時(shí)間按每25.4 mm壁厚用時(shí)80分鐘計(jì)算，最少為240分鐘，然后將導(dǎo)管接頭坯料從爐膛中吊出直接放到水槽中冷卻常溫。

作為進(jìn)一步改善方案，第二次淬火優(yōu)選溫度為890±5℃，第二次回火優(yōu)選溫度為620±5℃。

本發(fā)明的有益效果是：導(dǎo)管接頭坯料立置大間距排列，易做到均勻加熱和熱變形小；精確控制淬火水池中的水溫及均勻性，淬火介質(zhì)溫度一致，淬火質(zhì)量穩(wěn)定；采用二次淬火和二次回火處理，進(jìn)一步細(xì)化金相組織，降低金屬內(nèi)應(yīng)力，提高材料抗疲勞性能；根據(jù)壁厚確定并適當(dāng)增加保溫時(shí)間，確保不同壁厚材料都能充分、均勻的熱處理。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中的導(dǎo)管接頭口徑552mm，最大壁厚48mm，材質(zhì)為30CrMo，應(yīng)用本發(fā)明厚壁大口徑導(dǎo)管接頭熱處理工藝，它包括以下步驟：

1．第一次裝爐：將導(dǎo)管接頭坯料順序裝入井式淬火爐中，焊頸端朝下，立置的導(dǎo)管接頭坯料周邊及上下層間隔25mm；

2．第一次淬火：（1）在60±5分鐘內(nèi)將爐溫升至885℃，然后作保溫，保溫時(shí)間按每25.4 mm壁厚用40分鐘計(jì)算，本實(shí)施例保溫時(shí)間20分鐘。（2）在導(dǎo)管接頭坯料出爐前10分鐘開始攪動(dòng)淬火水池中的水，水溫控制在30℃～36℃。（3）自導(dǎo)管接頭坯料從爐膛吊出到進(jìn)入淬火池中的時(shí)間小于15秒，水冷15分鐘，通過循環(huán)水冷卻，淬火結(jié)束時(shí)控制水溫不超過46℃；

3．正火：在爐溫920℃進(jìn)行，正火保溫時(shí)間按25.4 mm壁厚用時(shí)30分鐘計(jì)算，本實(shí)施例正火保溫時(shí)間為60分鐘；

4．第一次回火：在導(dǎo)管接頭坯料第一次淬火后2小時(shí)45分作回火處理，裝爐后將爐溫升至610℃，保溫時(shí)間按每25.4 mm壁厚用時(shí)80分鐘計(jì)算，本實(shí)施例實(shí)際保溫時(shí)間240分鐘，然后將導(dǎo)管接頭坯料從爐膛中吊出直接放到水槽中冷卻常溫；