石油钻杆对焊修复焊缝区采用中频感应退火设备进行热处理的改进工艺

日期:2018-11-22 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

石油钻杆对焊修复焊缝区采用中频感应退火设备进行热处理的改进工艺

石油钻杆由管体和接头两部分焊接而成。钻杆是石油开采的重要零部件,通常采用5in(127mm)钻杆经摩擦对焊而成,其材料为35CrMo、40CrMo、40Mn2Mo或40CrNiMo钢。在钻井过程中,钻杆承受拉压、弯曲、扭转和冲击等多种应力,拉压应力最大,如5000m油井上面钻杆承受拉力为12xl04N (不考虑泥浆浮力)。因此,一些钻杆因强度不足在焊缝或热影响区附近发生断裂。另一方面,钻杆也会因弯曲应力过大出现变形开裂,同时,钻杆疲劳破坏也是其主要失效形式之一。在钻杆修复中,由于焊接时温度约为1300℃和工件自冷作用,焊缝区域产生高硬度粗晶脆性区,其强韧性很差,焊后必须进行消除焊后残留应力等热处理。

钻杆井下运行中,整体处于柔性状态。由于工作温度较高,一般要求焊缝区域冲击吸收功>15J时,可满足使用要求。钻杆试验工艺采用35Mn2Mo钢试件,加热温度为940℃,冷却速度为5-14℃/s,得到马氏体和板条贝氏体混合组织;然后经(500-600)℃x3min回火,可获得高强度、塑性和断裂韧度性能,裂纹扩展速率明显下降,工作寿命延长。试验采用中频感应退火设备进行淬火+回火,对管体内外壁同时喷雾淬火冷却。试验中,调节空气和水的比例,可得到不同的冷却速度。淬火、回火用同一个感应器,尺寸为直径190mmx22mm。为防止热影响区的不良影响,应尽量减少加热带宽度。试验表明,加热温度<1000℃时,温差<25℃,这对快速加热来说是可以的。

钻杆焊缝区修复热处理工艺改进措施如下:

(1)钻杆焊接后,焊缝区存在相当大的内应力,该区域硬度高,组织粗大脆化,为了防止淬火开裂,焊后必须进行一次去应力退火,温度以600-650℃较好。焊缝淬火时,为防止出现裂纹,终冷温度应高于10O℃。

(2)钻杆修复采用中频感应退火设备进行淬火、回火处理,中频频率为lOOOHz。试验表明,中频感应器设计合理,喷雾淬火冷却优良,硬度分布均匀且硬度合格,满足技术条件要求。

钻杆焊缝区修复热处理后,各项力学性能符合技术条件要求。

本文简单介绍了石油钻杆对焊修复焊缝区的改进热处理工艺,许多厂家采用上述工艺对石油钻杆对焊修复焊缝区进行热处理,生产出来的工件质量良好,满足了工作需要。