[发明专利]钻杆管体的热处理工艺

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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：

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。

进一步的改进在于：

淬火后的钻杆管体在四小时内进行回火。

所述的淬火液为自来水，淬火液的温度通过冷却塔调节。

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。

按照步骤①和步骤②处理钻杆管体不多于200支后，做1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。

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。

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

下面通过具体实施方式对发明作进一步详细的说明。

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：

①淬火

a、将钻杆管体输送到升温至910℃的步进式淬火炉内，保温60分钟；

b、钻杆管体出炉后，15秒钟内进入23℃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。

②回火

淬火1小时内，将钻杆管体输送到升温至575℃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：

屈服强度 1090MPa

抗拉强度 1180MPa

延伸率 22.0％

夏比冲击功(21℃)纵向 99J。

上述钻杆管体的机械性能符合下述V150钢级技术要求：

屈服强度 1034-1138MPa

抗拉强度≥1103MPa