[发明专利]厚壁大口径导管接头热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属热处理工艺，具体地讲，本发明涉及一种用于深海石油钻采的厚壁大口径导管接头热处理工艺。

背景技术

近百年来，石油是人类应用量最大的能源之一，因过度开采，地球上一些易开采的陆地和浅海石油资源日趋枯竭，在这种严峻形势下各国纷纷将石油开采的目标转至蕴藏丰富石油资源的海洋，特别是深海区域。此种战略性产业转移，需建立在拥有先进深海石油钻采技术及其配套装备的基础上，才能达到预期目的。深海石油钻井深度通常达数千米，所用导管连接长度同样也需数千米，由于自重大，还要承担一定的扭矩和抗海浪冲击的破坏，故对导管接头的质量指标有着很高要求，才能做到可靠连接和高效密封。制造深海石油钻采用导管接头通常取材高强度合金钢，因深海石油钻采用导管口径大，配套的导管接头口径同样大，而且壁厚很厚，用常规热处理工艺不易淬透，淬火后易残留较大值的内应力，由内应力引发的裂纹是导管接头失效的重要因素，一旦发生断裂事故所产生的经济损失十分巨大。

发明内容

本发明主要针对大口径厚壁管的特点，提出一种工艺简便、合理、规范和可操作性强的厚壁大口径导管接头热处理工艺，该工艺采用立置大间距排列方式和增加保温时间的措施，以及通过二次淬火、二次回火改善金相组织，进一步提高机械性能。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

厚壁大口径导管接头热处理工艺，改进之处在于它按以下步骤进行作业：

a.第一次装炉：将导管接头坯料顺序装入井式淬火炉中，焊颈端朝下，立置的导管接头坯料周边及上下层间距在25～50 mm。b.第一次淬火：b1、在60±5分钟内将炉温升至871℃～899℃，然后开始保温，保温时间按每25.4 mm壁厚用40分钟计算，最少为120分钟。b2、在导管接头坯料出炉前5～10分钟开始搅动淬火水池中的水，水温控制在30℃～36℃。b3、自导管接头坯料从炉膛吊出到进入淬火池中的时间小于15秒，水冷时间至少15分钟，通过循环水冷却，淬火结束时水温不超过46℃。c. 正火：在炉温899℃～940℃进行，正火保温时间按25.4 mm壁厚用30分钟计算。d. 第一次回火：在导管接头坯料第一次淬火后3小时内进行回火处理，装炉后将炉温升至595℃～640℃，保温时间按每25.4 mm壁厚用80分钟计算，最少为240分钟，然后将导管接头坯料从炉膛中吊出直接放到水槽中冷却常温。e. 第二次装炉：将上述已热处理的导管接头坯料重新装入炉中，装炉工艺要求及参数同第一次装炉。c. 第二次淬火：重复第一次淬火步骤，所有工艺参数相同。g. 第二次回火：在导管接头坯料第二次淬火后3小时内进行回火处理，装炉后将炉温升至605℃～650℃，保温时间按每25.4 mm壁厚用时80分钟计算，最少为240分钟，然后将导管接头坯料从炉膛中吊出直接放到水槽中冷却常温。

作为进一步改善方案，第二次淬火优选温度为890±5℃，第二次回火优选温度为620±5℃。

本发明与常规热处理工艺相比，具有以下积极效果：

1、导管接头坯料立置大间距排列，易做到均匀加热和热变形小；

2、精确控制淬火水池中的水温及均匀性，淬火介质温度一致，淬火质量稳定；

3、采用二次淬火和二次回火处理，进一步细化金相组织，降低金属内应力，提高材料抗疲劳性能；

4、根据壁厚确定并适当增加保温时间，确保不同壁厚材料都能充分、均匀的热处理。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例中的导管接头口径552mm，最大壁厚48mm，材质为30CrMo,应用本发明厚壁大口径导管接头热处理工艺，它包括以下步骤：

a.第一次装炉：将导管接头坯料顺序装入井式淬火炉中，焊颈端朝下，立置的导管接头坯料周边及上下层间隔25mm。

b.第一次淬火：

b1、在60±5分钟内将炉温升至885℃，然后作保温，保温时间按每25.4 mm壁厚用40分钟计算，本实施例保温时间20分钟。

b2、在导管接头坯料出炉前10分钟开始搅动淬火水池中的水，水温控制在30℃～36℃。

b3、自导管接头坯料从炉膛吊出到进入淬火池中的时间小于15秒，水冷15分钟，通过循环水冷却，淬火结束时控制水温不超过46℃。

c. 正火：在炉温920℃进行，正火保温时间按25.4 mm壁厚用时30分钟计算，本实施例正火保温时间为60分钟。