钻杆焊区热处理工艺简述-精品文档.docx

钻杆焊区热处理工艺简述 摘要在石油钻杆制造中，焊接区域的热处理工艺至关重要，决定了产品制造能否合格。本文结合热处理工艺，利用铁碳合金相图进行分析，以便把握热处理工艺对焊区的影响。关键词钻杆焊接；热处理；淬火；高温回火石油钻杆制造是在一根钻杆管体的两端采用摩擦焊接技术，分别焊接内螺纹接头和外螺纹接头，并通过机械加工、热处理、无损检测和防腐等工艺完成钻杆制造经过。摩擦对焊钻杆主要以5英寸G105钻杆为主。生产工艺流程成熟，其中焊接区域的热处理工艺至关重要，决定了产品制造能否合格。现结合热处理工艺，利用铁碳合金相图进行分析，以便把握热处理工艺对焊区的影响。1钻杆焊区热处理工艺简述在完成G级钻杆对焊后，通过中频炉加热方式对焊区进行热处理。焊区热处理是钻杆生产制造经过中的关键工艺，目的是使产品到达符合要求的机械性能，良好地应用于钻井生产。因而，热处理工艺水平的高低直接决定了钻杆对焊结果的优劣，决定了钻杆的质量性能。1.1钻杆产品对焊制造经过经过惯性摩擦焊机对焊，管体和接头熔为一体，并在焊缝区域产生两条焊接飞边。1.2热处理工艺钻杆焊区热处理工艺依次为退火之后切削掉焊接飞边、淬火、高温回火。退火：将焊区加热到680，保温190s左右，然后在空气中冷却至室温。目的是降低硬度，改善切削性能，同时消除部分金属内应力。淬火：飞边切削完成后，将焊区加热到890临界温度以上的某一温度，保温90s后，在淬火介质中急速喷淋冷却。目的是显著提高硬度，但此时塑性和韧性都较差。高温回火：将焊区加热到680临界温度下面的某一温度，高于500已属于高温回火，保温360s后，随炉冷至室温。目的是消除内应力，降低脆性，提高韧性，到达使用性能既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性。1.3后序检验经过热处理工序后，对焊缝区域进行打磨，加工至适当的粗糙度。经过目视检验和几何尺寸测量后，检定硬度，最终经过磁粉和超声探伤后，完成产品。根据相应要求，定期定量选取试样送检，通过试验，对拉伸、弯曲、冲击功、硬度、化学成分、金相分析等六项指标进行检验，以此检定产品质量，同时也是对热处理工艺的检定。2钻杆焊区热处理工艺分析钻杆焊区热处理工艺基于合理准确的设计，依靠稳定的中频炉设备和管体接头材料，构成一套完好细致的热处理流程。在已知管体和接头材料以及热处理流程的设计参数下，结合铁碳合金相图，扼要分析焊缝区域在热处理经过中随温度而变化的情况。管体材料为26CrMo4Si2，通常C元素含量%为0.230.29，Cr元素含量%为0.751.2，S和P的含量低于0.03，在图3中，柱状阴影部分为C元素含量%为0.230.29钢件在淬火和回火经过中的温度变化区域。点M为淬火经过中，管体钢件加热到临界温度以上的大致区域点890，点N为高温回火经过中，管体钢件加热到临界温度下面的大致区域点680。现对淬火和高温回火经过中，金相组织情况进行分析。2.1淬火经过分析。在淬火经过中，当加热温度到达890时，M点已经落入A区即奥氏体区域，奥氏体是一种高温组织，稳定存在于图示区域内，此时表现出的主要特点是硬度低，塑性较高，经过保温经过，使钢件完全奥氏体化后，在淬火介质中迅速冷却，目的是在温度降至F铁素体+P珠光体获得马氏体组织以及贝氏体组织在260400温度区域。获得马氏体组织后，马氏体是一种不太稳定相，是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因，表现出硬度高，塑性、韧性差的特点，所以，淬火后的钢件不能直接使用，需通过回火才能使用。2.2高温回火经过分析。在高温回火经过中，再次加热温度到达680低于727这一临界温度，在F铁素体区域，淬火后获得的马氏体经过较长时间保温和缓慢冷却经过后，演变成一种回火组织，即回火索氏体，是一种平衡稳定组织，是热处理经过后，想要获得的组织。此时钢件表现出良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，力学性能良好。在试样的金相分析中，还会反映正常存在铁素体组织和存在少量贝氏体组织以及良好的晶粒度情况。在分析热处理工艺后，通过不断优选和调试参数，能够到达提高生产效率、扩大产品系列和强化产品合格率的目的。