[发明专利]一种调质态石油钢管管端强化热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属工程材料技术领域，特别涉及一种用于石油工业勘探开发用钢管的调质态石油钢管管端强化热处理工艺。

背景技术

石油行业用钢管主要包括钻杆、油管、套管。按照现行的工业标准，钻杆及部分小口径的油管和套管具有管端加厚及热处理工序，可以实现承受载荷的错配。对于大多数油管、套管来说，管体和管端具有统一的外径和壁厚，在管端加工螺纹并与接箍连接后，作为终端产品供应油田用户。这些油、套管最终热处理都是整体调质处理，管体和管端具有同样的强度，由于接箍强度高于管体和管端，加上管端螺纹连接部位的应力集中效应，管端很容易发生变形，甚至断裂、脱扣等失效，给油田生产带来显著的经济损失。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能使管径和壁厚统一的调质态石油钢管管端产生强化效应的调质态石油钢管管端强化热处理工艺。

本发明提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺包括以下步骤：

S1：第一阶段整管调质处理；

S2：对步骤S1得到的钢管的管体中间部分进行二次回火处理。

作为优选，所述步骤S1包括以下步骤：

S11：对钢管整管加热至880℃～940℃，保温45min～60min后整体入水淬火至室温，完成奥氏体化与淬火处理；

S12：将步骤S11所得的钢管整体加热至560℃～620℃，保温45min～60min后整体入水冷却至室温，完成回火及冷却处理。

作为优选，所述步骤S11中对钢管整管加热是采用整体加热炉实现的。

作为优选，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：采用感应加热方式，令钢管通过感应热处理线圈，对钢管中间部分加热至590℃～680℃，保温5min～10min后冷却至室温，完成钢管中间部分的二次回火及冷却处理。

作为优选，所述步骤S21中冷却是通过水冷方式实现的。

应用本发明提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺对钢管的管体中间部分进行二次回火处理。其目的是使钢管中间部分降低强度，达到最终产品的强度性能。该工艺可以实现调质态石油钢管管体和管端的强度错配，使钢管管体和管端两者之间没有明显的过渡区。本发明提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺使经过处理的石油管钢管强度错配分布，能消除现有产品管端因螺纹结构产生应力集中而易于变形甚至断裂的薄弱点，能提高钢管的服役安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺的工艺路线示意图；

图2为本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺在进行在对钢管中间部分进行二次回火处理的示意图；

图3为本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺得到的钢管强度错配性能结果散点图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见附图1～2，本发明提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺包括以下步骤：

S1：第一阶段整管调质处理。其中，步骤S1包括以下步骤：

S11：对钢管整管加热至880℃～940℃，保温45min～60min后整体入水淬火至室温，完成奥氏体化与淬火处理；其中，对钢管整管加热是采用整体加热炉实现的。

S12：将步骤S11所得的钢管整体加热至560℃～620℃，保温45min～60min后整体入水冷却至室温，完成回火及冷却处理。

S2：对步骤S1得到的钢管的管体中间部分进行二次回火处理。其中，步骤S2包括以下步骤：

S21：采用感应加热方式，令钢管通过感应热处理线圈，对钢管中间部分加热至590℃～680℃，保温5min～10min后整体冷却至室温，完成钢管中间部分的二次回火及冷却处理。其中，步骤S21中冷却是通过水冷方式实现的，从而防止材料组织继续变化，稳定组织与性能。

本发明提供的调质态石油钢管管端强化热处理工艺第一阶段整管调质工艺，为现行钢管工业的热处理方式，目的是获取整体钢管的调质状态，为第二阶段热处理提供基础。回火温度控制上限及控制回火时间的目的是防止第一阶段处理后钢管强度偏低，无法进行第二阶段处理。回火后采用入水冷却，是防止材料组织继续变化，稳定组织与性能。