高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺，具有如下步骤：将采用37Mn5钢制作的油井管表面清理干净；淬火：将油井管送到淬火炉内加热至790±10℃，工件出淬火炉后进行整体水淬，水温为25～35℃，淬火硬度达到45.5HRC以上；回火：把淬火后的油井管送进回火炉中加热至630±10℃，对油井管进行回火处理，出回火炉后空冷；本发明专利技术对以37Mn5钢为材料制作的油井管采用790±10℃淬火加630±10℃回火的调质处理工艺后，可以满足APISpec?5CT标准要求，淬火畸变明显减小，基本杜绝了淬裂现象的发生，淬火后油井管的机械性能也非常接近常规的热处理工艺，但淬火温度降低了80～90℃，因此可以大幅度地降低加热所需的天燃气能耗及成本的开支。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中碳钢的热处理工艺
，尤其是一种高钢级油井管用37Mn5钢的调质处理工艺。
技术介绍
中碳合金钢是油井管常用的合金钢，以牌号为37Mn5为例，制造规格为Φ88.9×6.45mm、N80-Q钢级的外加厚油井管，在生产过程中，为使其机械性能满足API Spec 5CT标准中规定的钢级性能要求，都需对油井管进行必要的热处理，目前一般采用常规的淬火加回火的工艺进行热处理，其淬火加热温度为880±10℃，保温45min，整体水淬，640±10℃回火，工件出回火炉后空冷，但在实际批量生产中，经检测，热处理过程中产生淬火裂纹的比例高达5％～8％，同时由于淬火加热温度采用880℃淬火，也浪费了大量的天燃气能源，给企业带来了很大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺，以解决现有常规热处理工艺对37Mn5钢进行热处理时，存在的淬火裂纹的比例高、能源浪费较大的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺，具有如下步骤：(a)将采用37Mn5钢制作的油井管表面清理干净；(b)淬火：将油井管送到淬火炉内加热至790±10℃，油井管出淬火炉后进行整体水淬，水温为25～35℃，淬火硬度达到45.5HRC以上，淬火之后的油井管要在3小时内进行回火；(c)回火：把淬火后的油井管送进回火炉中加热至630±10℃，对油井管进行回火处理，油井管出回火炉后进行空冷；(d)检验：对回火处理后的油井管进行抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测，合格者入库；(e)对油井管的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测不合格者需要重新进行调质热处理，如果存在力学性能偏高的可以进行重新回火处理，而力学性能偏低者则必须重新返淬，返淬次数不能超过三次。进一步说，本技术方案最优调质处理工艺为：(a)将采用37Mn5钢制作的油井管表面清理干净；(b)淬火：将油井管送到淬火炉内加热至790℃，油井管出淬火炉后进行整体水淬，水温为35℃，淬火硬度达到48HRC，淬火之后的油井管要在3小时内进行回火；(c)回火：把淬火后的油井管送进回火炉中加热至630℃，对油井管进行回火处理，油井管出回火炉后进行空冷；-->(d)检验：对回火处理后的油井管进行抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测，合格者入库；(e)对油井管的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测不合格者需要重新进行调质热处理，如果存在力学性能偏高的可以进行重新回火处理，而力学性能偏低者则必须重新返淬，返淬次数不能超过三次。本专利技术的有益效果是：本专利技术对以37Mn5钢为材料制作的油井管采用790±10℃淬火加630±10℃回火的调质处理工艺后，可以满足API Spec 5CT标准要求，而且淬火畸变明显减小，基本杜绝了淬裂现象的发生，淬火后油井管的机械性能也非常接近常规的热处理工艺，但与常规的调质处理工艺相比较，淬火温度降低了80～90℃，因此可以大幅度地降低加热所需的天燃气能耗及成本的开支。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是37Mn5钢采用温度为750℃淬火处理后的400倍金相组织图。图2是37Mn5钢采用温度为770℃淬火处理后的400倍金相组织图。图3是37Mn5钢采用温度为790℃淬火处理后的400倍金相组织图。图4是37Mn5钢采用温度为790℃淬火加630℃回火处理后的400倍金相组织图。图5是37Mn5钢淬透性试样硬度值的分布图。具体实施方式下面以牌号为37Mn5为原材料，制造规格为Φ88.9×6.45mm、N80-Q钢级的外加厚油井管为例，对本专利技术作进一步说明。37Mn5钢的化学成份见表1-1。表1-1上表中余量为铁。1、当采用常规热处理工艺对油井管进行处理时，所选用的淬火温度为880±10℃，保温45min后进行整体水淬，淬火后再进行回火处理，回火温度为640±10℃，保温65min后空冷；无损检测发现产生5％～8％的淬火裂纹，热处理后的力学性能见表1-2。表1-2-->2、采用本专利技术所述的高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺，包括如下步骤：(1)将油井管表面清理干净，不能存在有油污，以免影响测温的精度及污染工作环境，清理干净后的油井管放至淬火炉的储料台架上整齐排列；(2)用传送辊道以80秒/节拍将油井管送至淬火炉内加热至790℃，保温45min后整体水淬；(3)待油井管的头部离炉口18m处进行整体淬火，淬火的水温为35℃，淬火装置用于油井管的内外淬火，其型式为内喷、外淋式，淬火装置旋转的线速度不低于1.25m/s，保证油井管淬火的均匀性，将淬火后的油井管进行控水6～8秒，防止油井管在回火炉中氧化；(4)通过传送辊道将控水后的油井管送进回火炉加热至630℃进行回火处理，回火保温时间65min，待油井管出回火炉后再前进15m后，通过辊道运送至回火炉下料台架上进行空冷；(5)检验：对回火处理后的油井管进行抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测，合格者入库。以下对37Mn5钢采用不同温度淬火后的组织进行分析：图1、图2、图3为37Mn5钢淬火之后的组织照片，图4为采用本专利技术所述工艺后的照片，从试验的过程中发现，在750～790℃范围内，随淬火温度升高其淬火组织中铁素体含量逐步减少，马氏体量增加，当采用750℃进行淬火时其组织中有较多的铁素体和因淬火温度过低而产生的屈氏体(见图1)，从而致使硬度有所降低，出现淬火软点；而采用淬火温度770℃时铁素体含量明显减少，其晶界处仍因冷却速度缓慢而析出的少量屈氏体(见图2)；当淬火温度达到790℃时，其基体组织为板条马氏体+少量铁素体，组织均匀且细密，属于正常淬火组织(见图3)。组织分析表明淬火温度的不同，其淬火组织中的铁素体含量及分布的形态发生了改变。当采用750℃进行淬火时铁素体及屈氏体的形态以块状、团状为主(见图1)；随淬火温度的升高，块状或团状的屈氏体及铁素体明显减少，770℃淬火，铁素体及屈氏体的形态为网状分布于奥氏体晶界处(见图2)；当进行790℃淬火，块状或网状的铁素体及屈氏体基本消失，少量的铁素体游离于马氏体组织中间(见图3)；图4为采用(790±10℃)淬火+(630±10℃)回火，淬火保温时间45min后水淬，回火保温时间65min后出炉空冷。以下对采用本专利技术所述工艺后淬透性试验分析由表1-3及图5所示淬透性硬度的分布情况进行分析，采用本专利技术所述工艺和常规淬火工艺之后试样在a、b、c、d四个象限内相应的1、2、3层间所测得硬度值基本相同，这是因为采用的本专利技术所述工艺的淬火加热温度是在两相区内进行的，淬火之后在其基体的组织会出现少量的游离铁素体，从而使其硬度有所下降；但是又因该铁素体的出现反而使马氏体基体中的含碳量增加，而马氏体的硬度是随含碳量的增加而有所提高。因此说明经-->过本专利技术所述工艺之后的试样总体上硬度值略有下降，但并不是明显的。表1-3淬透性硬度值(HRC)表1-4 37Mn5钢采用不同调质方法的试验结果注：淬火加热的保温时间均为45min，回火加热的保温时间均为65min。由表1-4中可见，采用7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高钢级油井管用３７Ｍｎ５钢调质处理工艺，其特征是：具有如下步骤：（ａ）将采用３７Ｍｎ５钢制作的油井管表面清理干净；（ｂ）淬火：将油井管送到淬火炉内加热至７９０±１０℃，油井管出淬火炉后进行整体水淬，水温为２５～３５℃，淬火硬度达到４５．５ＨＲＣ以上，淬火之后的油井管要在３小时内进行回火；（ｃ）回火：把淬火后的油井管送进回火炉中加热至６３０±１０℃，对油井管进行回火处理，油井管出回火炉后进行空冷；（ｄ）检验：对回火处理后的油井管进行抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测，合格者入库；（ｅ）对油井管的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测不合格者需要重新进行调质热处理，如果存在力学性能偏高的可以进行重新回火处理，而力学性能偏低者则必须重新返淬，返淬次数不能超过三次。

【技术特征摘要】
1.一种高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺，其特征是：具有如下步骤：(a)将采用37Mn5钢制作的油井管表面清理干净；(b)淬火：将油井管送到淬火炉内加热至790±10℃，油井管出淬火炉后进行整体水淬，水温为25～35℃，淬火硬度达到45.5HRC以上，淬火之后的油井管要在3小时内进行回火；(c)回火：把淬火后的油井管送进回火炉中加热至630±10℃，对油井管进行回火处理，油井管出回火炉后进行空冷；(d)检验：对回火处理后的油井管进行抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测，合格者入库；(e)对油井管的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度以及冲击性能综合检测不合格者需要重新进行调质热处理，如果存在力学性能偏高的可以进行重新回火处理，而力学性能偏低者则必须重新返淬，返淬次数不能超过三...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖瑞祥，卢卫平，
申请(专利权)人：江苏胜大石油设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：32