[发明专利]一种调质态石油钢管强度错配热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属工程材料技术领域，特别涉及一种调质态石油钢管强度错配热处理工艺。

背景技术

在石油行业中应用的钢管主要包括钻杆、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，使其能够用于承受载荷的错配。就大多数油管、套管而言，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成为终端产品。在对这些油管、套管进行最终热处理时都是整体调制处理，经过这样的处理之后，管体和管端通常具有同样的强度，但是，由于接箍的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，导致油田生产的经济损失。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能够消除管端强度薄弱点，实现钢管高强度合理错配的调质态石油钢管强度错配热处理工艺。

本发明提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺包括以下步骤：

S1：第一阶段整管调质处理；

S2：第二阶段管端调质处理；其中，

S21：采用感应加热炉，将步骤S1所得的钢管首次入炉进行奥氏体化处理，入炉管端长度为200mm～300mm，加热温度为880℃～940℃，保温1min～3min后出炉，

S22：将步骤S21所得的钢管进行水冷，

S23：将步骤S22所得的钢管二次入炉进行回火处理，入炉管端长度为350mm～400mm，加热温度为580℃～630℃，保温3min～5min后出炉，

S24：对步骤S23所得的钢管进行水冷。

作为优选，所述步骤S1包括以下步骤：

S11：将钢管整体加热至880℃～940℃，保温45min～90min，

S12：将步骤S11所得的钢管整体入水，完成奥氏体化和淬火，

S13：将步骤S12所得的钢管整体加热至580℃～660℃，保温45min～90min，完成回火，

S14：将步骤S13所得的钢管入水冷却，完成冷却。

作为优选，所述步骤S11中，对钢管整体加热采用的加热炉是通用的整体加热炉。

作为优选，所述步骤S23中回火温度上限低于所述步骤S13中回火温度上限。

作为优选，所述步骤S22中，对步骤S21所得的钢管进行水冷是采用内喷外淋的方式完成的。

作为优选，所述步骤S24中，对步骤S23所得的钢管进行水冷是采用内喷外淋的方式完成的。

本发明提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺可以实现调质态石油钢管管体和管端的强度错配，管端强度和韧性均高于管体，管端和管体之间的过渡区强度及韧性均高于管体但低于管端，钢管形成强度错配的性能分布，同时伴随着韧性的错配分布。强度错配分布消除了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，提高了钢管的服役安全性。

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强度错配热处理工艺路线示意图；

图2为钢管的不同部位结构示意图；

图3为采用本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺处理的钢管的不同部位屈服强度结果示意图；

图4为采用本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺处理的钢管的不同部位冲击韧性结果示意图；

图5为采用本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺处理的钢管的不同部位晶粒度级别结果示意图；

图6为采用本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺处理的钢管的管体部分金相结构图；

图7为采用本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺处理的钢管的过渡区部分金相结构图；

图8为采用本发明实施例1～4提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺处理的钢管的管端部分金相结构图。

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，本发明提供的调质态石油钢管强度错配热处理工艺包括以下步骤：