[发明专利]高钢级油井管用37Mn5钢调质处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及中碳钢的热处理工艺技术领域，尤其是一种高钢级油井管用37Mn5钢的调质处理工艺。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明的有益效果是：本发明对以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发明进一步说明。

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，对本发明作进一步说明。

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