关于常见石油钻杆材料”零“保温淬火方案的试验与研究(一)
石油钻杆热处理质量管理研究
关键词：热处理；质量管理；钻杆石油钻杆应用于钻井行业，钻杆是钻井的主要工具，连接在方钻杆的下端，钻铤或加重钻杆的上方，起到传递动力、输送钻井液的作用。
钻杆在钻井时承受着拉伸、压缩、扭转、弯曲以及冲击载荷等各种交变应力的作用，其内孔还受到高压钻井液的冲刷和腐蚀，在有H2S、CO2的油气田里，还要求能抗H2S、CO2腐蚀。
APISpec5DP-2009钻杆规范对钻杆的要求非常严格，分别从拉伸强度、断后延伸率、硬度和冲击韧性等几个方面进行了详细的规定，而且波动范围比较窄，这些都对钻杆材料的热处理工艺提出了很高要求。
热处理工艺过程中质量管理工作的重点和活动场所都在车间，因此热处理质量的好坏在很大程度上取决于车间技术能力及管理水平，本文就石油钻杆热处理中的质量管理工作进行讨论，石油钻杆热处理建立在了金属热处理相关标准规范、热处理手册、钻杆产品标准、热处理炉标准等标准规范基础上。
建议厂家采用全国热处理标准化技术委员会正在会标的“热处理质量控制体系”标准进行相关质量控制体系建设。
热处理工艺过程中质量管理的主要任务是按照有关技术标准对影响质量的各个生产环节严加控制，保证热处理质量达到技术要求。
因此要严格执行工艺规范，加强工艺纪律检查，抓好生产环节批次连接，不断提高生产质量。
1待热处理的加厚管体检查在管体进行热处理前，应进行待处理管体的检查，该检查主要有2个方面：一是管体状态、加厚端尺寸、数量、材质、外观质量等产品质量检查。
该条款主要是生产指令确认、生产工艺确认、生产管体确认、管体状态确认等方面，保证待热处理管体准确无误。
石油钻杆的管体均是两端带加厚的无缝钢管，材质、状态外观无法辨识，加厚成型作业也不具备逐支编号的条件，热处理前的检查能够防止不合格品、不同材质等混料，造成热处理质量事故。
二是生产标识转移，主要是便于产品质量追溯。
该条款主要是在API5DP钻杆规范中可追溯性要求，热处理前的管体加厚成型工序对加厚端有标识，热处理前记录下来，热处理后外观检测时逐支管体编号，建立对应关系，形成可追溯性。
高寒地区原油储罐保温材料时效性测试与分析
测 试 区 域 ，对 于 不 足 ２ ｍ部 分 也 同 样 作 为 测 试 区 域 ，布 置测 试 点 ，距 离 罐 底 ２ ｍ区域 内 ，沿 罐 壁周 向等 间 隔 、轴 向等 间距 地 布 置 多 个测 试 点 ，２ ｍ以
上 区域 ，受 测 试条 件 限制 ，只沿 储罐 盘梯 所 在位 置
环保 ・ 安 呈 ，Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ＆Ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ Ｊ ｈ ／
■
高寒 地区原油储罐保温材 料时效 性测 试与分析
杨林 （ 大庆油 田有 限责任公 司储运销 售分公 司）
摘 要 保 温 材 料 对 高 寒 地 区原 油 储 罐 的 维 温 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 ，通 过 制 定 合 理 的 测 试
大庆 油 田地 处 北方 高寒 地 区 ，冬 季 最低 气 温 可 接触 ，以减 小 接触 热 阻 。测点 安 装后 ，结构 表 面对 达到 一 ３ ５ ａ 【 ＝ ，恶 劣 的环 境 条 件对 原 油 储罐 在 低 温 条 外 散 失 的 热 流 垂 直 通 过 测 头 ，经 过 一 段 非 稳 态 传 件 下 的 生产 运行 管 理 提 出了严 峻 的挑 战 。原油 储 罐 热 ，读数 测得 的热流 即 为保温 结构 表 面热 流密 度 。
直接 贴 附在 测 点表 面 ，并 保 持与 结 构表 面有 良好 的 体 测点 布置 方式 如下 ：
在 罐底 到 液位 范 围 内 ，每隔 ２ ｍ高 度划 分 一个
作者简介 ：杨林 。工程 师，２ ０ ０ ６年毕业 于大庆石油学 院 （ 油气储运 工 程专业 ） ．２ ０ １ ２ 年研究 生毕业于 东北石油 大学 （ 油气 储运工 程专 业） ，从 事科技 管理工 作 ，Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｄ ｑ ｙ ｌ ＠ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｎ． ｒ ｃ ｎ ，地址 ： 黑 龙江省大庆市 萨尔 图区奔二村大庆油 田储运 销售分公 司技术 发展
石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析
石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析摘要：作为钻井的常用工具之一，石油钻井稳定器要具有较高的安全可靠性，尤其是综合力学性能，必须达到较高要求。
当前，许多大型稳定器的体积质量均较大，给热处理工作增加了难度。
此外，许多石油钻具生产厂及专业的热处理厂，在对大型稳定器进行热处理的生产过程中，均发生了不同程度的纵裂、横裂质量事故及力学性能不达标的现象，导致了严重的经济损失。
所以，对于石油钻具大型稳定器的选材及热处理，必须予以足够的重视。
关键词：石油钻具大型稳定器选材热处理石油钻井稳定器是钻井中使用频率较高的工具之一，其安全可靠性与钻井工作的安全有着很大的联系。
但当前石油钻井的大型稳定器，其质量体积普遍较大，给热处理工作造成了很大的困扰，甚至会发生不同程度的纵裂、横裂质量事故或力学性能不符合要求的现象，给石油钻具生产厂及热处理厂造成了巨大的经济损失。
一、关于大型稳定器选材的分析1.以质量及Bi毕式准数为衡量标准，大型稳定器属于大锻件[1]。
由于大型稳定器在工作时受到的力以拉应力为主，故在受拉伸载荷零件的淬火后，其表层和心部应均为马氏体组织，或者是马氏体-下贝氏体复相组织。
在中低碳合金钢中，普遍采用的是马氏体-下贝氏体复相组织，因为其强韧性要远远优于贝氏体单一组织。
所以，大型稳定器用钢的淬硬性及淬透性必须达到相关规定的要求。
石油钻具的常用钢主要有40CrNiMo、40CrMnMo及4145H等[2]。
当钢中的主要元素含量偏下限或是下限时，热处理性能会出现显著差异，而此种情况也常出现于40CrNiMo淬透性曲线中。
所以，上述几种常用钢应用在大型稳定器时，其主要元素的含量应倾向于中上限。
2.近年来，我国引进了大量的4145HMOD钢。
该种钢广泛应用于大型石油钻具中，因为其Mo的含量明显高于40CrNiMo、40CrMnMo、4145H三种钢种，而增加了Mo含量，则表示钢的淬透性也增加了，进而大大增加了钢的回火抗力，钢的二次脆性则明显减轻。
穿越用高韧性V150钢级钻杆管体的研究
110研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.06 (下)V150钢级作为已经投用的最高钢级油井管，得到了油井管行业内重点关注与开发，已经有厂家开发出高韧性V150钢级油井管，V150钢级套管在使用中由于冲击韧性不足等引发了质量问题，在API 5CT 标准中已经取消，但是在DS-1标准中仍然有V150钢级钻杆。
中石油管道局穿越分公司已经采用V150钢级钻杆进行管道穿越施工作业，并采用该钢级钻杆创造了多项穿越施工世界纪录。
该V150钢级钻杆为第一机械厂2011年开始研究开发的高新产品，经过这两年的改进，在满足V150钢级要求的情况下，提高了管体冲击韧性，20℃、7.5x10mm 冲击功达到90J 以上，在穿越施工现场应用2年多以来没有发生因产品本身导致的质量问题。
1 V150钢级标准钻杆业基本采用美国石油协会的钻杆规范，最新版本为ANSI/API Spec 5DP—2009标准（简称API 5DP—2009）第1版，该标准没有V150钢级。
DS-1TM 标准（钻井用管材产品规范）第三版中标重钻杆管体、厚壁钻杆管体均有V150钢级，该标准对拉伸性能（表1）、夏比V 形缺口纵向冲击共（表2）进行了规定。
表1 DS-1标准对钻杆拉伸的要求钢级屈服强度/MPa抗拉强度/MPa 最小最大V15010341138≥1103表2 DS-1标准对夏比V 形缺口纵向冲击功的要求 J 级别冲击功（J）单个值平均值温度尺寸V150标准475421℃10x10mm 苛刻4754-20℃7.5x10mm V150技术要求809021℃7.5x10mm 6480-20℃7.5x10mm2 钻杆管体用钢、实验设备国内钻杆用管多采用天津某钢管公司生产的无缝钢管，本次公司和该钢管公司合作开发V150钢级钻杆管体。
该公司用于高钢级钻杆的材料（S135）常用的27CrMo44、28CrMo47、24CrMo45V 等钢种，单纯通过降低回火温度可以达到150Ksi 屈服强度要求，但是冲击韧性将下降，见图1，穿越用高韧性V150钢级钻杆管体的研究刘聪（渤海石油装备制造有限公司渤海能克钻杆有限公司，河北 青县 062658）摘要：V150钢级作为已经投用的最高钢级油井管，得到了油井管行业内重点关注与开发，本文通过研究不同回火温度对该材料拉伸强度、冲击韧性的影响，得出回火温度在660℃时，管体性能满足V150钢级要求，冲击功可以达到-20℃、7.5x10mm、90J 以上。
零保温淬火对45钢机械性能的影响
零 保 温 淬 火 对
45
钢 机 械 性 能 的 影 响
"零保温 " 所谓 淬火 ， 就是指工件加热时 ， 其表面和心部均达到淬火温度后 ， 不需保温便立即淬火冷 ［1］ 却的热处理工艺� 陈昊等 通过各自的实验和生产实例证明了在确保工件性能的前提下， 可以合理缩 "零保温" �"零保温 " 短钢件在箱式炉中的加热时间， 甚至使其保温时间为零， 即 淬火的新工艺 淬火省 去了工件透热和完成组织转变所需要的保温时间 ， 不仅能节约能源 ， 提高劳动生产率 ， 而且还可以减少 或消除工件在保温过程中产生的氧化� 脱碳等缺陷， 有利于产品质量的提高�45 钢是典型的中碳调质
� 2. Q inghai Pr o ince Insp ect ion B rea f or t he Sp ecial Kind of E q ip m ent， X ining 810008 ，China) � � A : The E f f e ctof e ro t im e hol ding q enching on 45 st ee l at79 0 830 a nd t e mpe r ing a t � 540 � 6 6 0 on t he m echa nica l p r op ert ies s ch as st re ngt h and p l ast icit has be en stdied t oma k e s re t he inf le nce � of e rot im e h ol ding q enching on t he m echanicalp r op ert ies of 45 st e eland p op � � l a r i e� t he t e chnol � og f or heat ing p rocess ing of hich. E p e r im ent a lr e sl t s sho t ha t ， hen q e nch� ing a t780 9 20 � ， t he hardness of s am p l es is bas ica l l t he s am e it ht he one s be ing hea tt rea t ed b t radit ional a s � . The hardne ss basical l decreas es it h t he incr e asing oft e mpe r ing t em p eratre . � � W hen q enching� a t79 0 830 ，t he st rengt h ofsa mpl e s incr e ase s it h t he q e nching t em p eratre � � � att � he sa � met e mpe r ing t e mpe ra tr e . A st ot he p l ast icit，itis rel a t i e l orse hen q e nching a t 79 0 and co l d be be t t e r hen q e nching a t810 830 . The m echanical p rop ert ie s of 45 st ee l � q � enche � da t810 830 and t e mp e re da t6 00 6 6 0 are com p l e t el in conf or m it it ht he t echnical req irem ent . K : ero t im e hol ding; 45 s t ee l; p rop ert ie s
65Mn钢_零保温_淬火组织及性能研究
材料热处理技术Material&Heat Treatment下半月出版“零保温”淬火，即淬火加热时工件表面达到要求的温度后，不再保温，立即冷却处理的淬火工艺。
65Mn钢的淬透性较好，强度较高，用于制造弹簧，应用甚广[1]。
采用传统的淬火工艺，其力学性能指标可以达到国家标准要求。
但在采用国外先进标准组织生产和检验时，对断面收缩率及冲击值提出了新的考核要求，传统的淬火工艺不能满足其要求[2-3]，所以对65Mn钢需要寻求更为先进的淬火工艺。
1实验材料及方法实验材料为65Mn钢，试样尺寸为20mm×20mm×10mm。
将2个试棒与2个试样用细铁丝绑一起，分为10组，每个淬火温度点两组，分别进行“零保温”和20min保温淬火，且都做好标记，淬火工艺完成后，每组取出1个试样，其余2个试棒及1个试样在室温下放入电阻炉中进行480℃“零保温”回火。
然后，对试样进行打磨、抛光、腐蚀和拍照；测试其力学性能。
2实验结果及分析2.1力学性能通过多次测量，求算术平均值，表1为不同条件下的强度值。
由测得的原始数据，经过数据处理，得出强度回归方程[3-4]，然后再进行回归方程的显著性检验，得出显著性：F>F0.025(5，3)。
65Mn钢“零保温”淬火组织及性能研究冯旭东1,王瑞权2,杨刚3(1.河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454003;2.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃兰州730050;3.贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵州贵阳550003)摘要：对65Mn钢进行不同加热温度、“零保温”和保温20min淬火处理，然后对比分析温度对强度和奥氏体晶粒度的影响，并分析发生各种变化的原因，通过分析得出强度与奥氏体晶粒度随温度变化的规律。
结果表明，在850℃时，“零保温”淬火强度值较高，奥氏体晶粒度比较细小。
关键词：“零保温”淬火；强度；奥氏体晶粒度；65Mn中图分类号：TG156.3文献标识码：A文章编号：1001-3814(2009)14-0147-03 Study on Microstructure and Properties of65Mn Steel by“ZeroInsulation”QuenchingFENG Xudong1,WANG Ruiquan2,YANG Gang3(1.School of Materials Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo454003,China;2.State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-ferrous Metal Materials,Lanzhou University of Technology，Lanzhou730050，China;3.Materials Science and Metallurgy Engineering College,Guizhou University,Guiyang550003,China)Abstract：The“zero insulation”and insulation20min quenching at different temperature for65Mn steel were carried out.Then,the effects of temperature on strength and austenite grain size were analyzed,and the reasons of occuring changes were analyzed.With the temperature changing,the discipline of austenite grain size and strength was obtained.The results show that the best heat treatment process of65Mn steel is“zero insulation”quenching at850℃.Key words：“zero insulation”quenching;strength;austenite grain size;65Mn收稿日期:2009-01-16作者简介:冯旭东(1985-),男,河南登封人,硕士研究生,研究方向为材料加工;电话:137********;E-mail:hpu10@表1不同条件下的强度值分析Tab.1The analysis of strength under different conditions 淬火温度/℃保温时间/min回火温度/℃强度σb/MPa淬火温度/℃保温时间/min回火温度/℃强度σb/MPa 8100-27128500-2790480124448013595301033530111258010615801190 83020-26728700-275154011404801320 048013055301093530104558011735801085147《热加工工艺》2009年第38卷第14期Hot Working Technology 2009,Vol.38,No.14材料热处理技术Material &Heat Treatment2009年7月由图1、表1可以看出，试样的强度随淬火温度升高而增加，直到850℃时达到最大值，之后随淬火温度的增加，抗拉强度呈下降趋势；由表1数据可知，830℃保温20min 淬火时，这一点与强度值略有变化；整个变化趋势都是随回火温度的升高其强度逐渐增大。
分析石油钻具的热处理工艺及改进措施_0
分析石油钻具的热处理工艺及改进措施石油钻具的热处理工艺是在对石油进行勘探过程中经常使用的工具，但在实施热处理当中却存在一定的问题。
因此，本文针对石油钻具的热处理工艺及改进措施做出了进一步探究，对具体工作的条件以及损坏的形式、存在的主要问题、工艺改进的措施给出了具体的分析。
标签：石油钻具；热处理工艺；工艺改进在对石油实施勘测以开采的过程中，石油钻具起到了非常重要的作用。
但是，在对该项工具进行处理的过程中，由于我国对其的探究起步比较晚，有很多的工作还有待进一步完善。
因为工艺的不成熟，所以在天气较情况比较差的情况当中，经常会出现损坏的现象，对日常工作的有序实施造成了阻碍，所以，在实际工作当中，要对实践经验进行总结，以便将热处理工艺进行改进，对石油的勘测以及开采工作的进行有着非常重要的帮助作用。
1 具体工作的条件以及损坏的形式在真实对地质进行钻探当中，钻机会借助钻具，把钻矩以及实际的轴向压力向钻头的方向进行传送，以便能够对底层实施良好的钻探，在这一过程当中，转具会与岩壁产生非常大的摩擦，变形弯曲，并会受到非常巨大的冲击力[1]。
如果选择的钻机质量不合格，那么在比较差的环境下进行工作时，发生损坏的概率会非常高，其中损坏的类型有：钻具发生断裂、管壁产生非常严重的磨损，弯曲的程度非常大、管壁产生裂缝，并且出现洞眼、丝扣处会发生磨损并且出现变形。
2 石油钻具的热处理工艺存在的主要问题2.1 材料的质量对材料的质量进行细致的分析，主要有以下几个层面：材料表面的质量、材料当中的构成成分、杂质物呈现出不均匀的分布状态[2]。
如果选用了较差的钻具，最直接的表现便是该项工具的表面有裂纹产生，裂纹一般会在炼钢以及锻造之后实施热处理。
在一系列的加工工序完成之后，可以把钻具的质量进提升。
其中，通常应用的方式为分区加热的形式，可以将成分偏析所带来的影响进行消除。
2.2 外形该项工具阶的外形为空心厚壁管状，其在管道当中，管道壁的实际厚度不会超过将内孔当中的直径，在淬火的过程中，非常容易裂开。
零保温淬火温度对20MnV钢强度和硬度的影响
A5
43. 60
141. 1
A6
45. 00
150. 4
A7
48. 20
163. 5
A8
48. 90
169. 2
A9
47. 13
158. 1
8. 13 X2
+
6.
54
X
2 1
+
0.
90
X
2 2
+ 2. 58 X1 X2
;
式中 , X1 ∈ [ - 1 , + 1 ] ; X2 ∈ [ - 1 , + 1 ]
w (V)
0. 07～0.பைடு நூலகம்12
w ( S)
≤0. 031
实际结果 0. 23 0. 23 1. 50 0. 12 0. 020
实验采用回归正交设计法 , 将回归分析与正
w ( P)
≤0. 031
0. 031
交设计有机地结合起来. 实验结果经数据处理 ,
L I AnΟming1 , YAN G HongΟbao2 , L I ZhangΟdong1 , NAN HongΟyan1
(1. Dept . of Mech. Eng. of J I T , Jiaoz uo 454000 , Chi na ; 2. Heavy Mechi nery Plant , Jiaoz uo 454000 , Chi na)
李安铭1 , 杨红保2 , 李章东1 , 南红艳1
(1. 焦作工学院 机械工程系 , 河南 焦作 454000 ; 2. 焦作重型机器厂 , 河南 焦作 454000)
摘要 : 采用正交组合回归设计实验方法 , 研究了 “零保温”淬火条件下 , 加热温度和回火温 度对 20 MnV 钢强度和硬度的影响规律. 试验结果表明 , 淬火温度对该钢的抗拉强度和硬度 有显著影响 , 适当提高淬火温度 , 20 MnV 钢 “零保温”淬火的强硬性高于常规 880 ℃淬火.
ML40Cr淬火实验总结(1)
南钢产ML40Cr 28淬火工艺研究++一、试验方案由于ML40Cr油淬临界直径为25mm，采用快速退火油淬火，芯部为42HRC，D/4为50不能满足要求。
基于上述结果，试验采用盐水淬火处理。
二、φ28mmML40Cr棒材淬火初步试验结果2.1盐水淬火2.1.1原料：φ28×30mm棒材2.1.2淬火介质：10%Nacl溶液2.1.3室温：30℃淬火介质温度：28℃2.1.4测试条件：TH320全洛氏硬度计，标尺：HRC,金刚石压头：150Kg，保持：3s,恢复：1s.2.1.5淬火工艺：860℃保温100min→出炉→直接10%Nacl溶液淬火2.1.6实验结果：2.2油淬2.2.1原料：φ28×30mm棒材2.2.2淬火介质：普通淬火油室温：30℃2.2.2测试条件：TH320全洛氏硬度计，标尺：HRC,金刚石压头：150Kg，保持：3s,恢复：1s.2.2.3淬火工艺：860℃保温100min→出炉→油淬2.2.4实验结果：2.3盐水低温淬火2.3.1原料：φ28×30mm棒材2.3.2淬火介质：10%Nacl溶液2.3.3淬火介质温度：18℃2.3.4测试条件：TH320全洛氏硬度计，标尺：HRC,金刚石压头：150Kg，保持：3s,恢复：1s.2.3.5淬火工艺：860℃保温100min→出炉→直接10%Nacl溶液淬火2.3.6实验结果：三、试验结果总结与讨论试验结果表明，采用油淬处理，28规格不能达到相应的淬火硬度。
盐水淬火，可以满足淬火硬度要求。
随着淬火介质温度的降低，淬火硬度进一步提高。
试样较少，未见淬火裂纹。
淬火介质温度不要过低或者过高。
四、 28ML40Cr淬火初步方案淬火介质为5~10%NaCl盐水。
淬火工艺为860℃保温100min。
具体工艺要根据产品规格、形状等因素进行调整。
对于盐水淬火，需要注意的是盐水温度，工件出水温度，需要厂家根据生产实际进行调整。
石油钻杆接头水基淬火的研究
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｒ ｌ ｉ ｉｔ ｗ ｔ －ｕ ｎ ｈ ｏｌ ｅ ｃ ； ａｄ ｅ ｓ ｙ ｗ ｒ ｓ ｄｉ ｐ ｊ ｎ ； ａ ｒ ｅ ｃ ； ｉ ｑ ｎ ｈ ｈ ｎ ｓ ｌｐ ｅ ｏ ｅｑ — ｕ ｒ
石油钻杆的管体及其接头的质量和寿命对于钻 探（ 钻井 ） 的施 工 效 率 、 量 、 本 起 着举 足 轻 重 的 质 成
比。对淬火 液参数 、 条件 的选择 及优 化进行 了分析 。
１ 油 基淬火 与水基 淬火 的对 比 １ １ 淬 火油 的特点 ． 快 速光 亮 淬火 油 的特 点 是 ： 工件 淬 火后 光 亮性
± ０ｏ 。油温的升高将导致工件和淬火油的温度 １ Ｃ） 梯度变小 ， 从而降低 了冷却能力。另外 ， 温度高也会 引起淬 火油 的劣化 加快 。
， ＩＮＬａ — ｅ ， ＵＹ ａ Ｚ Ａ ＧＣ ｏ ｉ ， ＴＡ ｉｎｓ Ｆ ｕｎ ， Ｈ Ｎ ｕ－ｅ ｈ ｊ Ｒ ｓａｃ ｎＷ ａｅ－ｕ ｎ ｈＴ ｃｎｑ ｅｆｒＤ ｉ ｉｅＪｉｔＹ Ｅ ｅｅｒｈｏ ｔｒｑ ｅ ｃ ｅｈ ｉｕ ｒｌ ｐ ｏｎ／ Ｕ ｏ ｌＰ
作用， 对其 结构加 工 及热 处 理 工 艺 的研究 有 着 重 要
止工件变形开裂。但是 ， 淬火油 的最大冷却速度 比 水基淬 火易 在 容
使工件 组织发 生珠 光体转 变 ， 降低机 械性能 。 使 用该淬 火油存 在 以下局 限性 。 （） １ 对生产 节拍 有一 定 的 限制 。如 生产 节拍 调 整过 快 ， 火 油 温 度 不 易保 持 在 所 要求 范 围 内 （５ 淬 ５
１ ４
探 矿工 程 （ 土钻掘 工程 ） 岩
２ １ 第 ３ 第 ４期 ００年 ７卷
石油钻杆接头水基淬火的研究
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
试验采用常规5.5英寸石油钻杆26CrMo调质钢进行“零”保温淬火， 试样规格为300×139.7×9.17（长度×外径×壁厚），淬火温度分别为： 860℃、880℃、900℃、920℃、940℃；回火温度全部为600℃，采
用“零”保温淬火。试验采用箱式电阻炉加热，试样到温即取出水冷淬
火。具体数据以及结果如表二不同淬火温度下试样的理化性能所示。
1208.8
1159.9
21.4
98.0
85.0 37.7
MA3
900℃
600℃
1231.6
1150.8
22.2
94.0
84.0 38.0
MA4
920℃
600℃
1229.5
1136.9
21.6
91.3
72.0 38.6
MA5
940℃
600℃
1235.9
1141.2
23.6
88.0
73.3 38.0
不同淬火温度对于“零”保温淬火试样的性能影响分别如图1、2、3、 4所示。随着温度从860℃升高到940℃材料的抗拉强度以及屈服强度变 化趋势如图1所示：淬火温度升高材料的抗拉强度呈现先提高后基本稳 定不变的趋势而对应的屈服强度则呈现为先升高后缓慢下降的趋势。图 2显示材料的延伸率随淬火温度的变化趋势，温度升高材料的延伸率变 化幅度不大，总体上呈现升高的趋势。而材料的冲击韧性则随着温度的 升高呈现逐渐下降的趋势如图3所示，其中-20℃冲击下降的幅度更大。 洛氏硬度总体呈现升高的趋势但在940℃温度下出现了下降的趋势。
加热过程中有大约80%的碳化物溶解，但在到温后的很长一段时间内碳 化物溶解的速率变得非常慢，30分钟还不足以使得全部碳化物全部溶 解。而且奥氏体成分均匀化更是没有必要的。有学者研究规格为 φ25×180的30Cr圆棒试样加热到900℃时试样芯部到温时间未4分50秒， 加热到840℃芯部到温只需要5分10秒，并表示保温温度越高芯部到温时 间越短。对于石油钻杆所用的调质钢来说大部分合金元素是用来保证钢 材的淬透性，而对于常规石油钻杆如5.5英寸钻杆的标准规格为： 139.7×9.17，其壁厚只有9.17毫米，其淬透性是完全不需要通过考虑合 金元素充分溶解来考虑的。而且短暂的保温时间会是奥氏体成分趋于不 均匀，碳元素未能充分溶解反而会提高钢材的强韧性。
26CrMo材料的“零”保温淬火工艺的试验与研究
“零”保温淬火是近年来一种颇受关注的热处理方式，它的优点在于 打破传统的淬火保温时间计算，大幅缩减了工件淬火时需要的保温时 间，提高了生产效率。而且在对于部分钢种还有利于细化晶粒和提高强 韧性。自从这种理论提出后许多学者在不同钢种领域进行了大量的相关 实验并总结了许多切实可行的试验方案与技术理论。在石油钻杆领域应 用着大量的中低碳调质钢，但对于此类调质钢的热处理还保持着传统的 方式，如果“零”保温淬火在这类钢种中可以替代传统的热处理方式那将 大幅提高生产效率。
传统的的淬火保温时间确定都是通过经验分析结合工件尺寸来计算
的。而这部分保温时间实际可以细分为升温时间、透热时间以及保温时
间三个部分。升温和透热时间是指工件从入炉至各部分温度均匀一致的
时间，这部分时间主要是为了是工件内外温度趋于一致，消除内外温
差。保温时间内主要完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体均匀化。传统
90
60
表一中给出了常见合金钢种的淬火保温时间参考系数，按照表中系 数计算普通石油钻杆按5.5英寸规格来计算理论上需要12分钟，但实际 生产中为了保证合金元素充分扩散溶解是以30分钟为基础值来估算的。 可以看出传统工艺在保温时间阶段上耗费了大量的时间。如果按照保温 目的来逐一分析确定保温时间的因素可以发现，保温时大部分时间是耗 费在碳化物溶解以及奥氏体成分均匀化上。但是有资料显示，钢在淬火
的淬火保温时间计算大部分是按表一来计算的。
参量 a/（m2s）
表一 不同钢种的热扩散率ａ和保温时间系数
低碳钢 中碳钢 工具钢
高速钢
不锈钢、 耐热钢
1.17×10-5 1.0×10-5 8.61×10-6 3.89×10-6 5.56×10-6
保温时间系数/ （min/25mm）
30 （基础
值）
35
40
表二 不同淬火温度下试样的理化性能
编 号
淬火 温度
回火 温度
抗拉 强度 Rm
屈服 强度 Rp0.2
延 伸 率 A%
AKV/J 10×7， V型，
20℃
AKV/J 10×7，V 型，-20℃
硬 度 HRC
MA1
860℃
600℃
1174.2
1095.2
20.6
96.0
84.7 37.5
MA2
பைடு நூலகம்
880℃
600℃