一种钻杆焊区热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种钻杆焊区热处理工艺，钻杆焊区由材质26CrMo，强度等级105ksi的钻杆管体和材质37CrMnMo，强度等级130ksi的钻杆接头经惯性摩擦焊接形成，钻杆焊区热处理包括淬火步骤和回火步骤，对钻杆焊区进行淬火时，将淬火加热线圈的中心对准焊缝线偏钻杆管体侧3～8mm处；对钻杆焊区进行回火时，将回火加热线圈的中心对准焊缝线偏钻杆接头侧5～10mm处。本发明专利技术有利于降低焊缝线偏钻杆接头侧硬度，提高焊缝线偏钻杆管体侧硬度，使整个焊缝线区域硬度不均匀问题改善，拉伸强度和伸长率、冲击韧性更好，避免焊缝线区域成为整个焊区最薄弱的位置，同时，批量生产合格率高。批量生产合格率高。批量生产合格率高。

【技术实现步骤摘要】
一种钻杆焊区热处理工艺


[0001]本专利技术属于石油钻杆
，尤其涉及一种钻杆焊区热处理工艺。

技术介绍

[0002]石油钻杆由钻杆公、母接头和钻杆管体组成，而钻杆管体和钻杆接头由于壁厚不同，所选材料的化学成分、钢级、基体组织性能状态等均不同，因此，公、母接头与管体的连接尤其重要。
[0003]目前钻杆管体与钻杆接头最有效、最可靠的连接方法是惯性摩擦焊接，焊接后每根钻杆都有两个焊接区域，而钻杆管体与钻杆接头焊缝线(熔合面)是整根钻杆机械性能最薄弱的位置，焊区热处理工艺直接决定钻杆焊区力学性能和金相组织，不合适的热处理工艺会导致钻杆焊缝线区域硬度差异较大，进而导致焊缝线区域综合力学性能下降，应用过程中发生焊区失效事故。
[0004]因此，对于此类钻杆焊区热处理时，需考虑到材料主要合金元素含量不同、材料淬火性不同，材料力学性能不同。
[0005]根据经验，钻杆焊区热处理过程中，淬火温度越高，焊区硬度越高，回火温度越高，焊区强度硬度越低。此外，对于26CrMo钻杆管体与37CrMnMo钻杆接头，在实际热处理过程中，要达到相近的强度硬度，钻杆接头需要的回火加热温度更高，钻杆管体则需要的回火加热温度更低。
[0006]在现有技术中，对于26CrMo钻杆管体与37CrMnMo钻杆接头摩擦焊接而成的钻杆焊区热处理时，淬火加热线圈和回火加热线圈均对准焊缝线，热处理后焊缝偏钻杆管体侧和管体热影响区相对硬度较低，焊缝线偏接头区域和偏钻杆管体区域硬度差异非常大，对焊区进行拉伸试验时，断裂位置可能发生在焊缝偏钻杆管体侧，即焊缝线区域可能成为整个焊区最薄弱位置，这是钻杆设计制造中应该避免的。

技术实现思路

[0007](一)解决的技术问题
[0008]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钻杆焊区热处理工艺，改善26CrMo钻杆管体与37CrMnMo钻杆接头焊接后整个焊缝线区域硬度不均匀的问题，避免焊缝线区域成为整个焊区最薄弱的位置，采用本专利技术所述的区热处理工艺生产的钻杆的拉伸强度、伸长率、冲击韧性都更好，同时，可提升批量生产的合格率。
[0009](二)技术方案
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0011]一种钻杆焊区热处理工艺，包括经惯性摩擦焊接的钻杆管体和钻杆接头焊接形成的钻杆焊区，所述钻杆焊区热处理包括淬火处理及和回火处理，在对钻杆管体和钻杆接头之间的钻杆焊区进行淬火时，将淬火加热线圈的中心对准焊缝线偏钻杆管体侧3～8mm处；在对钻杆管体和钻杆接头之间的钻杆焊区进行回火时，将回火加热线圈的中心对准焊缝线
偏钻杆接头侧5～10mm处。
[0012]作为优选地，所述淬火处理过程包括：
[0013]步骤一，将钻杆焊区送至淬火加热线圈位置，将淬火加热线圈中心对准焊缝线偏钻杆管体侧3～8mm；
[0014]步骤二，利用55～75s，将焊区温度升高至830～900℃，并保温95～115s；
[0015]步骤三，淬火冷却采用外喷淋浓度12.5％的水溶性PAG介质，内喷压缩空气，外淋内喷时间超过50s。
[0016]作为优选地，所述回火过程具体包括：
[0017]步骤一，将钻杆焊区送至回火加热线圈位置，将回火加热线圈中心对准焊缝线偏钻杆接头侧5～10mm；
[0018]步骤二，利用55～75s，将焊区温度升高至640～690℃，并保温145～165s；
[0019]步骤三，空气冷却至室温。
[0020]作为优选地，所述钻杆管体材质为26CrMo，强度等级105ksi；所述钻杆接头材质为37CrMnMo，强度等级130ksi。
[0021]本专利技术中，所述钻杆管体主要合金元素包括C0.24～0.30％，Si0.250～0.35％，Mn1.0～1.20％，Cr0.75～1.0％，Mo0.15～0.25％，P≤0.008％，S≤0.005％，余量为Fe，所述钻杆管体屈服强度不小于724MPa，硬度24～30HRC。
[0022]作为优选地，所述钻杆接头主要合金元素包括C 0.35～0.4％，Si0.30～0.40％，Mn 0.80～1.0％，Cr 0.9～1.2％，Mo 0.28～0.33％，P≤0.008％，S≤0.005％，余量为Fe，所述钻杆接头接头屈服强度不小于896MPa，硬度31～36HRC。
[0023]可以看出钻杆接头材质主要合金元素比例高与钻杆管体，尤其是C含量，即钻杆接头淬透性、淬硬性优于钻杆管体，在同样的淬火工艺下，钻杆接头显微组织转变更充分，淬硬性更高。此外，钻杆接头强度等级为130ksi，钻杆管体强度等级为105ksi，前者强度硬度高于后者。
[0024]经试验论证，本专利技术最优选钻杆焊区热处理工艺，在对钻杆管体和钻杆接头之间的钻杆焊区进行淬火时，将淬火加热线圈的中心对准焊缝线偏钻杆管体侧3mm处；利用55s，将焊区温度升高至830℃，并保温95s；淬火冷却采用外喷淋浓度12.5％的水溶性PAG介质，内喷压缩空气；在对钻杆管体和钻杆接头之间的钻杆焊区进行回火时，将回火加热线圈的中心对准焊缝线偏钻杆接头侧5mm处；利用55s，将焊区温度升高至640℃，并保温145s；空气冷却至室温。
[0025](三)有益效果
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供一种钻杆焊区热处理工艺，具备以下有益效果：
[0027](1)本专利技术提供一种钻杆焊区热处理工艺，在钻杆管体材质为26CrMo，强度等级为105ksi，钻杆接头材质为37CrMnMo，强度等级为130ksi，经摩擦焊后焊区热处理时，淬火加热过程中，距离加热线圈中心位置越远，加热温度逐渐递减，将淬火加热线圈中心对准焊缝线偏钻杆管体侧3～8mm，使得焊缝线偏钻杆管体侧的加热温度高于焊缝线位置，焊缝线位置温度高于焊缝线偏钻杆接头侧位置，确保焊缝线偏钻杆管体侧硬度不会很低，焊缝线和焊缝线偏钻杆接头侧硬度不会很高；
[0028](2)在回火加热过程中，将回火加热线圈中心对准焊缝线偏钻杆管体侧5～10mm，
使得焊缝线偏钻杆接头侧的加热温度高于焊缝线位置，焊缝线位置温度高于焊缝线偏钻杆管体侧位置，而回温度越高，硬度越低，也可进一步确保焊缝线偏钻杆管体侧硬度不会很低，焊缝线和焊缝线偏钻杆接头侧硬度不会很高。
[0029](3)通过本专利技术获得的钻杆焊区的屈服强度不小于690MPa，抗拉强度不小于758MPa，焊缝区域硬度均匀且不超过37HRC。
[0030](4)与现有技术相比较，本专利技术有利于降低焊缝线偏钻杆接头侧硬度，提高焊缝线偏钻杆管体侧硬度，使整个焊缝线区域硬度不均匀问题改善，拉伸强度和伸长率、冲击韧性更好，避免焊缝线区域成为整个焊区最薄弱的位置，同时，批量生产合格率高。
附图说明
[0031]图1为本专利技术中钻杆焊区及淬火加热示意图。
[0032]图2为本专利技术中钻杆焊区及回火加热示意图。
[0033]图3为本专利技术中钻杆焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻杆焊区热处理工艺，包括经惯性摩擦焊接的钻杆管体(1)和钻杆接头(2)焊接形成的钻杆焊区，所述钻杆焊区热处理包括淬火处理及和回火处理，其特征在于：在对钻杆管体(1)和钻杆接头(2)之间的钻杆焊区进行淬火时，将淬火加热线圈(5)的中心对准焊缝线(3)偏钻杆管体(1)侧3～8mm处；在对钻杆管体(1)和钻杆接头(2)之间的钻杆焊区进行回火时，将回火加热线圈(6)的中心对准焊缝线(3)偏钻杆接头(2)侧5～10mm处。2.如权利要求1所述的钻杆焊区热处理工艺，其特征在于：所述淬火处理过程包括：步骤一，将钻杆焊区送至淬火加热线圈(5)位置，将淬火加热线圈(5)中心对准焊缝线(3)偏钻杆管体(1)侧3～8mm；步骤二，利用55～75s，将焊区温度升高至830～900℃，并保温95～115s；步骤三，淬火冷却采用外喷淋浓度12.5％的水溶性PAG介质，内喷压缩空气。3.如权利要求1所述的钻杆焊区热处理工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒志强，欧阳志英，余世杰，陈猛，罗小俊，姚挺，
申请(专利权)人：上海海隆石油钻具有限公司上海海隆石油管材研究所，
类型：发明
国别省市：