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等断面油井钢管是指钻井用的套管和油管,这是用量最多的油井钢管。这两类钢管对强度的要求很高,同时要求良好的韧性,是最早采用感应加热调质处理工艺的油井钢管品种。感应加热调质处理工艺自20世纪70年代,首先应用在油井钢管,至今已有40多年的历史。在高强度油井钢管热处理生产中积累了丰富的经验,工艺技术趋于完善,产品质量稳定,这项热处理工艺已经广泛地用于高强度油井钢管的生产。目前,日本、美国、俄罗斯和中国已建成很多条大型生产线,加热总功率从数千千瓦到到数万千瓦,小时产量从10余吨至30余吨,几乎全套油井钢管均可以生产。

 

现将等断面油井钢管感应加热调质处理的工艺要点介绍如下:

 

1)调质处理钢管的制管用钢的特点 油井钢管除特殊耐蚀钢管外,均使用中碳低合金钢。这类钢中含有少量合金元素铬、钼.锰、硅、矾、镍等,淬火后得到马氏体组织,回火后得到回火索体组织。回火索氏体组织具有很高的抗拉强度和屈服强度,屈强比很高,同时还具有良好的韧性,很适合制作油井钢管用于石油钻探。因此,利用淬火加回火的调质处理是提高钢管性能的主要热处理方法。

 

2)钢管感应加热调质处理工艺参数的选择 这些工艺参数的确定和选择的原则与高强度小口径钢管相同。主要选择淬火加热温度、淬火冷却方式、回火加热温度和回火冷却方式等参数,现分述如下。

 

1.淬火温度的选择 通常把淬火加热温度确定在Ac3以上90~150℃。当钢中含有Cr、.Mo、W、Nb、V、Ti等碳化物形成元素时,为使合金碳化充分溶解,淬火加热温度应选择在中上限,相反情况时可选择在中下限。

 

2.圆回火温度的选择  回火温度的选择依据是成品钢管对力学性能的要求。当要求强度高时应选择较低的回火温度,要求强度中等时可选择稍高的回火温度。通常感应加热回火温度选择在Acl以下40~80℃,比传统加热时回火温度高100~150℃。回火冷却方式主要采用冷床上空冷。

3.淬火冷却方式 等断面油井钢管均采用喷淋冷却,冷却介贡为工业用水。喷射水压力为0.3~0.5MPa,冷却水温不高于500C。

 

4.关于淬火加热和回火加热的保温时间  文献中很少介绍保温时间问题。这可以从下列几点来分析是否有必要设立保温时间。首先大口径钢管的淬火、回火加热速度比较慢,使用的电源频率不高,电流透入深度较大,钢管壁厚较薄,很容易透热均温。加之钢中强碳化物形成元素很少等原因,故没有必要设立保温时间。尽管如此,在生产过程中还应该结合实际情况来确定是否需要增加淬火加热和回火加热的保温时间。

 

3)感应加热调质处理油井钢管的力学性能 感应加热调质处理钢管的力学性能,主要取决于回火处理温度。通常回火温度选择在A。l以下40~80℃,通过调整回火温度可以得到不同强度和韧性的钢管。