一种高强高韧性钢管热处理的方法技术

本发明专利技术提供一种高强高韧性钢管热处理的方法，该方法为步骤：在对热轧态钢管进行调质热处理前进行高温回火预处理，预处理完成以后空冷至室温；回火预处理完成后，将钢管加热至完全奥氏体化温度，经保温出炉后水冷淬火；淬火后的钢管再入回火炉保温处理，然后出炉空冷至室温；经热处理后最终钢管达到性能：屈服强度、抗拉强度、夏比Ｖ型０℃横向冲击功及纵向冲击功等指标明显提高；平均晶粒度９～１０级。本发明专利技术的效果是经过该热处理后的最终钢管内外表面质量良好，钢管成材率高；钢管横截面的四象限内中外性能均匀稳定，钢管整体直度较好，残余应力低；与普通调质热处理相比，晶粒度更加细化，强度和韧性都得到了提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无缝钢管的热处理方法，特别是一种高强高韧性钢管 热处理的方法。
技术介绍
随着石油工业的发展，油井管的下井深度越来越深，钢级强度越来越 高。在很多复杂工况条件下服役的油井管，要求钢管有较高的强度、韧性， 还要有较好的耐腐蚀、耐低温、抗挤毁等各种苛刻条件，这样对钢管的综 合性能提出了更高的要求。当今高强高韧性钢管主流发展方向，普遍采用以下几点工艺技术控制 要点(超)高纯净钢冶炼，尽量控制低的S、 P、五害、气体、夹杂物等 含量；低碳低合金化设计，严格控制合金成分精度范围；控制轧制与控制 冷却，优化轧制工艺，细化轧态钢管的组织和晶粒度；热处理采用淬火十 回火的调质热处理工艺，改进淬火、回火设备，提高淬火冷却效果，改善 管材回火组织均匀性，优化热处理工艺。对于高强度高韧性无缝钢管，普遍采用调质热处理工艺，来提高钢管 的强度和韧性。但在调质处理过程中常常遇到这样的问题，为了提高材料 的强度，必须降低回火温度或者縮短回火保温时间，这样材料的韧性就会 下降。而如果为了或者更好的韧性，必须提高回火温度或者延长回火时间， 这样钢材的强度就会降低。通过淬火固溶来提高强度，通过回火析出来改 善韧性，由于强度和韧性的矛盾关系，改善调质钢的强韧性匹配，是高强 高韧性钢管开发过程中要面对的主要难题。在调质钢的热处理过程中还要面对的另外一个问题，就是晶粒度的控3制，为了提高钢材的强度，必须保证奥氏体化后合金元素充分的固溶，这 样的途径有两种延长奥氏体化时间或者提高奥氏体化温度，但这容易造 成晶粒度的长大。如果为了获得细小的晶粒改善韧性，降低奧氏体化温度 或者縮短奥氏体化时间，但是可能造成合金元素固溶不充分而降低材料强 度。在热处理过程中，为了获得较好的强度和韧性，希望即要合金元素充 分的固溶，又不能造成晶粒过于长大。以便于通过后续回火处理以后得到 较好的强度和韧性。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高 强高韧性钢管热处理的方法，以利于达到目的之一，使钢管的屈服强度达1068 1200MPa，抗拉强度达1132 1300MPa，目的之二，夏比V型(TC横 向冲击功100 150焦耳，纵向冲击功150 200焦耳，平均晶粒度9 10 级。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种高强高韧性钢 管热处理的方法，该方法包括有以下步骤① 在对热轧态钢管进行调质热处理前进行高温回火预处理，预 处理保温温度为650。C 68(TC，保温时间为30 60分钟，预处理完成以后 空冷至室温；② 回火预处理完成后，将钢管加热至完全奥氏体化温度AC3以 上15。C 3(TC，奥氏体化保温时间为15 30分钟，出炉后水冷淬火；③ 淬火后的钢管再入回火炉保温处理，回火温度为560°C 650°C，保 温时间为45 90分钟，然后出炉空冷至室温；④ 经热处理步骤③后最终钢管达到性能屈服强度1068 1200MPa， 抗拉强度1132 1300MPa;夏比V型0"横向冲击功100 150焦耳，纵向 冲击功150 200焦耳；平均晶粒度9 10级。本专利技术的效果是经过该热处理后的最终钢管内外表面质量良好，钢 管成材率高；钢管横截面的四象限内中外性能均匀稳定，钢管整体直度较好，残余应力低；与普通调质热处理相比，晶粒度更加细化，强度和韧性都得到了提高。 具体实施例方式下面，结合实施例对本专利技术的高强高韧性钢管热处理的方法加以详细 说明。本专利技术的高强高韧性钢管热处理的方法，该方法包括有以下步骤① 在对热轧态钢管进行调质热处理前的高温回火预处理，预处理保温温度为650°C 680°C，保温时间为30 60分钟，预处理完成以后空 冷至室温；② 回火预处理完成后将钢管加热至完全奥氏体化温度AC3以上 15。C 3(TC，奥氏体化保温时间为15 30分钟，出炉后水冷淬火。③ 淬火后的钢管再入回火炉保温处理，回火温度为56(TC 65(TC，保 温时间为45 90分钟，然后出炉空冷至室温。④ 经热处理后最终钢管达到性能屈服强度1068 1200MPa，抗拉强 度1132 1300MPa;夏比V型O'C横向冲击功100 150焦耳，纵向冲击功 150 200焦耳；平均晶粒度9 10级。本专利技术的高强高韧性钢管中化学组成以质量％计，含有C: 0. 16% 0.35%、 Si: 0. 10% 0. 50%、 Mn: 0. 15% 1.45%、 P: 0.001% 0. 010 %、 S: 0. 0001% 0. 003%、 Ni: 0. 15% 1.45%、 Cr: 0. 25% 1.50%、 Mo: 0. 15% 1. 25。％、 V: 0. 01% 0. 20%、 Nb: 0. 01% 0.08%。所述钢管化学组成中，以质量％计，还可以含有选自W: 0.01% 0.85 %， B: 0. 001% 0. 005%， Ti: 0. 001% 0. 08%， Al: 0. 005% 0. 06% 。5所述钢管化学组成中，以质量％计还含有0: 0. 0001% 0. 004%， N: 0. 001% 0. 012%， H: 0. 0001% 0. 005%。所述钢管化学组成中，以质量％计还可以含有Ca: 0.0005% 0.0050%。经过电炉炼钢，精炼，真空脱气，连铸，铸坯加热，穿孔，连轧，定 径，冷却后，得热轧态钢管。采用本专利技术的热处理方法对热轧态钢管进行热处理1、 先将热轧态的钢管进行一次高温回火预处理，预处理保温温度675 °C，保温时间45分钟，预处理完成以后空冷至室温。2、 预处理后的钢管加热到87(TC奥氏体化，经测得本钢铁材料的AC3 温度855'C，故选取87(TC奥氏体化，然后保温20分钟，出炉后水冷淬火。3、 淬火后的钢管再入回火炉保温处理，回火温度62(TC，保温60分 钟，然后出炉空冷至室温。经过上述热处理后的钢管，检测其性能达到如下表1所示。 若将同样的热轧态钢管采用常规调质热处理，钢管加热到90(TC奥氏体化，保温30分钟，出炉后水淬。淬火后的钢管再入回火炉，回火温度620°C，保温60分钟，然后出炉空冷，其性能如表2所示。表1经过本专利技术热处理的钢管性能结果屈服强 度(MPa)抗拉强 度 (MPa)力 、、 。 湖横向冲 击功(J) (夏比 V， 0°C)纵向冲 击功(J) (夏比 V， 0°C )金相 组织晶粒 度回火索9. 51124120839. 4118168氏体级6表2采用常规热处理的钢管性能结果<table>table see original document page 7</column></row><table>对比表1和表2可以看出，采用本专利技术的热处理以后，屈服强度较常 规热处理提高了 50MPa，横向冲击功提高了33J，纵向冲击功提高了60J， 晶粒度从8.0级，提高到9.5级，晶粒度得到明显细化，这也是经过本发 明热处理以后强度和韧性都提高的主要原因。权利要求1、，该方法包括有以下步骤①在对热轧态钢管进行调质热处理前进行高温回火预处理，预处理保温温度为650℃～680℃，保温时间为30～60分钟，预处理完成以后空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强高韧性钢管热处理的方法，该方法包括有以下步骤：　　①在对热轧态钢管进行调质热处理前进行高温回火预处理，预处理保温温度为６５０℃～６８０℃，保温时间为３０～６０分钟，预处理完成以后空冷至室温；　　②回火预处理完成后，将钢管加热至完全奥氏体化温度ＡＣ３以上１５℃～３０℃，奥氏体化保温时间为１５～３０分钟，出炉后水冷淬火；　　③淬火后的钢管再入回火炉保温处理，回火温度为５６０℃～６５０℃，保温时间为４５～９０分钟，然后出炉空冷至室温；　　④经热处理步骤③后最终钢管达到性能：屈服强度１０６８～１２００ＭＰａ，抗拉强度１１３２～１３００ＭＰａ；夏比Ｖ型０℃横向冲击功１００～１５０焦耳，纵向冲击功１５０～２００焦耳；平均晶粒度９～１０级。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周家祥，张传友，江勇，宗卫兵，
申请(专利权)人：天津钢管集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]