[发明专利]非开挖钻杆及其热处理工艺

说明书

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种非开挖钻杆及其热处理工艺。非开挖钻杆包括熔炼成分以质量％计为C：0.30％～0.33％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.95％～1.20％；P：0.015％及以下；S：0.005％及以下；Cr：0.95％～1.20％；Mo：0.25％～0.30％；Ti：0.03％～0.06％；余量为Fe。基于上述非开挖钻杆的热处理工艺，其先对钻杆进行淬火，淬火温度为840℃～860℃；保温75min后整体水淬；再进行回火，回火温度为610℃～630℃，保温120min后空冷。上述钻杆提高了原材料中碳含量，不仅可以避免热处理过程中开裂的风险，还可以增加材料的淬透性，使产品的回火温度提高，随着回火温度的提高，更有利于产品残余应力的释放，从而减小接头与管体热处理后力学性能所存在的差异。

技术领域

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种非开挖钻杆及其热处理工艺。

背景技术

非开挖整体型钻杆由于两端接头壁厚过厚，且与管体部分壁厚相差较约达22mm～25mm，在对其进行调质处理的过程中，两端接头与管体的力学性能存在较大的差异性，在使用的过程中易产生失效情况。此外，在淬火过程中接头处也很难淬透，从而导致接头部分机械性能不合格，在返工过程中造成生产成本的增加及能源的浪费。

目前S135钢级非开挖钻杆常用热处理材料的熔炼成分要求见下表1。

表1

现有热处理工艺为：890℃～910℃的温度淬火，保温75min后整体水淬，570℃～590℃的温度回火，保温120min后空冷，热处理后的力学性能见下表2。

表2

按照以上数据得知：两端接头与管体的机械性能存在约100Mpa的差异性，主要原因是常规材料碳含量偏低，两端接头部位过厚，其心部很难淬透，所以，在热处理过程中唯有提高淬火温度，降低回火温度的方法来尽量弥补该力学性能整体的差异；但随着淬火温度的提高，不仅天燃气能源成本增加，而且产品表面易产生氧化脱碳；同时，随着回火温度的降低，其强度、硬度虽有所提高，但产品的冲击韧性则逐步降低，产品回火后的应力也不能得到有效的释放；致使该产品在使用的过程中极易产生过早的疲劳失效。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种非开挖钻杆，优化材料组分，提高其耐磨性、抗拉强度、屈服强度等性能。

本发明的另一个目的在于提供一种非开挖钻杆的热处理工艺，有效淬透钻杆接头部位，提高接头处性能，保证使用寿命。

为达上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种非开挖钻杆，其包括熔炼成分以质量％计为C：0.30％～0.33％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.95％～1.20％；P：0.015％及以下；S：0.005％及以下；Cr：0.95％～1.20％；Mo：0.25％～0.30％；Ti：0.03％～0.06％；余量为Fe。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于上述非开挖钻杆的热处理工艺，其先对钻杆进行淬火，淬火温度为840℃～860℃；保温75min后整体水淬；再进行回火，回火温度为610℃～630℃，保温120min后空冷。

综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述非开挖钻杆及其热处理工艺提高了原材料中碳含量，该范围内的碳含量不仅可以避免热处理过程中开裂的风险，还可以增加材料的淬透性，使产品的回火温度提高，随着回火温度的提高，更有利于产品残余应力的释放，从而减小接头与管体热处理后力学性能所存在的差异。此外，随着碳含量的增加，材料的耐磨性、抗拉强度、屈服强度也可得到明显的提高，在确保材料高韧性的情况下，生产出高耐磨性、高强度非开挖钻杆。

附图说明