[发明专利]一种抗硫钻杆焊区热处理工艺及其制备的钻杆

说明书

本发明公开了一种抗硫钻杆焊区热处理工艺方法，钻杆焊区由95SS或105SS管体和110SS抗硫钻杆接头经惯性摩擦焊接形成，钻杆焊区热处理包括第一次淬火、第二次淬火和回火，第一次淬火时，将淬火加热圈中心对准焊缝偏管体侧3～8mm，淬火加热温度840～880℃；第二次淬火时，淬火加热线圈中心对准焊缝偏管体侧3～8mm，淬火加热温度790～820℃；回火时，将回火加热线圈中心对准焊缝偏接头侧3～8mm，回火加热温度680～720℃。本发明有利于使95SS或105SS抗硫钻杆焊区硬度值均匀，焊区拉伸强度和伸长率、冲击韧性更好，焊区抗硫化氢应力腐蚀性能稳定可靠，批量生产合格率高。

技术领域

本发明属于石油钻杆技术领域，尤其涉及一种抗硫钻杆焊区热处理工艺及其制备的钻杆。

背景技术

随着石油天然气资源消耗量的迅速增长，酸性油气田开采越来越多，这些酸性油气田中的硫化氢常常会导致钻杆发生硫化物应力腐蚀开裂，突然发生脆性断裂，造成巨大经济损失。为此，对钻杆抗硫化氢应力腐蚀开裂性能要求越来越高。

95SS或105SS抗硫钻杆管体与接头最有效、最可靠的连接方法是惯性摩擦焊接，而焊区热处理工艺方法直接决定钻杆焊区力学性能和金相组织，不合适的热处理工艺会导致钻杆焊缝线区域硬度差异较大，而焊缝熔合线高硬度直接导致焊区抗硫化氢应力腐蚀性能严重降低，成为抗硫钻杆整体中的薄弱环节。过去几年，由于焊区抗硫化氢应力腐蚀性能很不稳定，相关抗硫钻杆标准中对焊区抗硫性能不作要求。随着近几年钻井环境越来越苛刻，最新版的标准(API 5DP)对于95SS或105SS抗硫钻杆焊区的抗硫化氢应力腐蚀性能提出具体要求，即按照NACE TM0177标准规定的A法单轴拉伸试验，D溶液环境，加载焊区最小屈服强度80％，720h不发生断裂，或者按照NACE TM0177标准规定的A法单轴拉伸试验，A溶液环境，加载焊区最小屈服强度60％，测试通过720h。

95SS或105SS的抗硫管体材质相同为26CrMoVNi，110SS抗硫接头材质为30CrMoV，两者合金元素比例、强度硬度等级、组织状态不相同。如110SS接头材质C含量0.3％，而95SS或105SS管体材质C含量0.26％，热处理时接头的淬透性、淬硬性高于管体，在同样的淬火工艺下，钻杆接头显微组织转变更充分，淬硬性更高。因此，两种材料经摩擦焊接之后，对焊区进行热处理时，需考虑到焊缝线管体侧和接头侧材质热处理性能不同。在现有技术中，对于95SS或105SS抗硫钻杆焊区热处理时，淬火加热线圈和回火加热线圈均对准焊缝线，为降低焊缝线硬度峰值，通常是提高回火温度，这样带来的问题是管体侧热影响区强度硬度偏低，如果降低回火温度，焊缝线及接头侧硬度则较高，整个焊缝线区域硬度差异较大，部分区域硬度甚至达到32HRC以上，焊区抗硫化氢应力腐蚀性能难以满足要求。如何提高综合性能，保障焊区抗硫性能成为当前抗硫钻杆生产中的关键技术难题。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗硫钻杆焊区热处理工艺方法，有利于改善95SS或105SS抗硫钻杆焊区硬度均匀性及降低焊缝线硬度峰值，同时，焊区拉伸强度和伸长率、冲击韧性更好，焊区抗硫化氢应力腐蚀性能稳定可靠，批量生产合格率高。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种抗硫钻杆焊区热处理工艺，钻杆焊区由95SS或105SS抗硫钻杆管体和110SS抗硫钻杆接头经惯性摩擦焊接形成，钻杆焊区热处理包括第一次淬火、第二次淬火和回火，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一，第一次淬火包括步骤：

(1)将所述钻杆焊区送至淬火加热线圈位置，淬火加热线圈中心对准焊缝线偏钻杆管体侧3～8mm；(2)用60～80s，将焊区温度升高至840～880℃，并保温120～140s；(3)淬火冷却采用外喷淋浓度12.5％的水溶性PAG介质，内喷压缩空气，外淋内喷时间超过50s；