N80钢级HFW套管焊后热处理工艺试验研究

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非调质N80钢级HFW套管的研制和开发

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Ｒ＆ＤｆＨＦｓｎｎＮ８ｏＷＣａｉｇｉ０ＮｏｎｑｕｃｅｄＴｅｐｅｅｅｅ — ｅｎｈｄａｎｍｒｄＳｔ
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经济型n80油管热处理工艺研究

经济型n80油管热处理工艺研究近年来，随着全球石油供应紧张，钢管热处理技术发展迅速，热处理成为制造各种钢管及其应用产品的重要环节之一。

N80钢管是一种常用的石油钢管，具有良好的耐焊性能和高的刚度，适用于内流及浅层油田的石油探井等项目，具有广泛的应用前景。

然而，虽然N80钢管具有良好的耐焊性能，但其表面缺乏良好的外观和耐腐蚀性。

为此，钢管表面热处理工艺研究变得越来越重要。

N80钢管表面热处理技术是一项有效、经济、安全的技术。

为了提高N80钢管表面的质量和性能，同时减少成本，探讨经济型N80钢管表面热处理技术具有十分重要的意义。

本文综述了经济型N80钢管表面热处理技术的发展背景、热处理工艺及性能。

经济型N80钢管表面热处理主要指将原始钢管材料或钢管构件经过热处理，使其具有良好的表面外观、耐腐蚀性和抗拉伸性能。

经济型N80钢管表面热处理技术的实施步骤主要包括：钢管加热、表面定形、表面优化等过程。

钢管加热是经济型热处理的关键环节，一般采用电炉或熔渣加热的方式，或者用热风炉将钢管加热，以确保加热温度的准确性和平均性。

在加热过程中，钢管外壁的初热度及时间是重要的热处理参数，其对加热效果造成重大影响。

表面定形是经济型N80钢管表面热处理过程中的重要环节，主要包括：表面均匀化、外观改善、力学性能改善、冷却稳定化、晶粒尺寸增大及调整等，其中表面均化是最重要的。

在表面定形过程中，可以通过精心设计表面定形工艺，使钢管表面光滑匀称，表面平整度优于80米。

表面优化是经济型N80钢管表面热处理技术的核心环节，主要包括钢管表面硬度及耐腐蚀性调整等技术领域。

其中，硬度调整最为复杂，一般采用等离子表面强化技术。

此外，还可以采用贴附层等方式来使钢管表面具有良好的耐腐蚀性。

经济型N80钢管表面热处理技术已被广泛应用于各种钢管及其应用产品的制造，如油管、汽油管、液压管、燃气管等。

其主要优势是减少了生产成本，提高了N80钢管表面硬度及耐腐蚀性。

34Mn6钢N80钢级石油套管热处理工艺研究

34Mn6钢N80钢级石油套管热处理工艺研究
杨献平
【期刊名称】《钢管》
【年(卷),期】2004(033)003
【摘要】通过正交试验,研究了热处理工艺因素对石油套管力学性能的影响.试验结果表明,在钢管热处理时,淬火加热温度、冷却液温度、回火加热温度和回火加热时间是影响N80钢级石油套管力学性能的主要参数.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】杨献平
【作者单位】胜利油田机械公司,山东,东营,257091
【正文语种】中文
【中图分类】TG162.84
【相关文献】
1.P110(27CrMo)钢级石油套管热处理工艺研究 [J], 赵强;米永峰;乔爱云
2.34Mn6石油套管K55级接箍料性能波动的研究 [J], 谭永军;李炜;乔爱云
3.34Mn6钢P110石油套管调质工艺研究 [J], 李玲霞;邓叙燕;吕景岩;李英真;王学敏
4.在线常化工艺生产N80钢级石油套管 [J], 李金锁;赵永恒
5.大直径非调质N80钢级石油套管的研制与开发 [J], 尹人洁;王婀娜;陈坤;张涛;涂露寒
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N80级石油套管在线形变热处理工艺

加热温度对奥氏体晶粒的影响规律遵循晶粒长大的经典理论．也就是加热温度高、保温时间延长，奥氏体晶粒尺寸就会增大．控制合理的再加热温度，可有效细化奥氏体晶粒，４２Ｍ１１２Ｖ钢的在线加热温度应控制在９２０℃左右．２．４冷却速度对组织和性能的影响
从前面的实验和分析可知，冷却速度直接影响中间冷却过程的组织转变类型和相变温度．在生产工艺布置确定的条件下，中间冷却速度快，钢管会形成贝氏体组织，降低相变终止温度，因此必须降低人炉温度，延长生产节奏．为保证相变能在较高的温度完成，提高人炉温度必须适当降低冷却速度．２．５钢管的力学性能
万方数据
粒尺寸产生直接影响，再加热前奥氏体的分解程度越高，再加热后的奥氏体晶粒越细小．
入炉温度在４００和８５０℃时，再加热后奥氏体晶粒均匀．中间冷却后在５５０℃入炉，加热温度在９２０和９５０℃时，加热后奥氏体有混晶现象，表明在奥氏体部分分解的温度区间内终止冷却，再加热后会导致混晶．
采用４２Ｍ１１２Ｖ生产ｍ１７７．８ｍｍ×８．０５ｍｍ钢管，在线形变热处理人炉温度对钢管纵向冲击功的影响如图２所示．人炉温度在６５０℃以上
在线形变热处理的模拟步骤及工艺参数如下：（ａ）先将试样加热到１１５０屯保温５～１０ｍｉｌｌ；（ｂ）模拟毛管连轧，在１１０００Ｃ实施１道次４５％的变
收稿日期２００１＿０９＿２１
余伟男，”岁，讲师，硕士
形；（ｃ）模拟轧管后、再加热前的冷却，分别将试样冷却到８５０，５５０和４００℃；（ｄ）模拟再加热，将试样加热到９２０或９５０℃保温５ｍｉｌｌ；（ｅ）模拟定径，降温至８８０或９２０℃，施加１５％总变形；（ｆ）试样变形后淬火，分析其组织．、
在生产条件下，４０Ｍ１１２Ｖ毛坯管进行中间冷床上冷却至４７５０００℃，再加热至９２０６ｃ后定径的在线形变热处理工艺实验，生产成品尺寸为ｍ１７７．８ｍｍ×８．０５ｍｍ钢管，取样观察组织，测试力学性能．另外，采用连轧后直接人加热炉均热、定径的工艺生产Ｎ８０级套管，并与在线形变热处理工艺进行对比．

HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用

钢管焊缝性能符合要求。关键词：ＨＦ钢管；焊缝；模拟；正火热处理Ｗ
中图分类号：Ｅ７Ｔ９３
文献标志码：Ａ
文章编号：０１３３（０２０— ０５０１０— ９８２１）２０４ — ７
ＴｈｅＡｎａｙｉｎｄＡｐｐｉａｉｎｏｉｕｌｔｏｒａｉｉｌｓｓａｌｃｔｏｆＳｍａｉｎＮｏｍｌｚｎｇ
Ｌｏｎｎ，ｈｎ；．１ｈｎａｇＡｉｒｏｏａｏ，ｈｎａｇ１０５，ＣｉａｉｉｇＣｉ２ｏａＡＶＣＳｅｙｎｒａＣｒｒｉＳｅｙｎ１８０ｈｎ）ｃｆｉｐｔｎ
ＡｂｔａｔＡｉｎｔｈｒａｅｉｅｅｃｆｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｓｂｔｅｎＨＦｉｅｗｌｏｅａｄｂｓｔ１ｎｓｒｃ：ｍｉｇａｅｇｅｔｒｄｆｒｎｅｏｃａｉａｒｐｒｅｅｗｅＷｐｐｅｄｚｎｎａｅｍｅａ．ｉｔｆｉｏｄｒｔｃｉｖｅｈｉａｅｕｒｍｅｔｆｗｅｄｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｓｈｅｔｔａｍｅｔｗｓｃｎｕｔｄ，ａｄｔｅｒｅｏａｈｅｅｔｃｎｃｌｒｑｉｅｎｓｏｌｃａｉａｒｐｒｉ，ｔｅｈａｒｔｎａｏｄｃｅｅｅｎｈ
张阳等：ＨＦ钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用Ｗ
ＨＦ钢管焊缝模拟正火热Leabharlann 理Ｗ工艺分析及应用
张阳，王卓，姚宇国

经济型n80油管热处理工艺研究

经济型n80油管热处理工艺研究近年来，随着石油及石化行业的迅猛发展，石油储罐及管道工程已经成为当今世界石油及天然气行业中十分重要的部分。

N80油管钢以其良好的钢材性能和易加工性而闻名，已成为重要的油井钻井、石油管道及其他结构部件材料之一。

N80油管钢的成品形状主要有热轧圆钢管、螺旋冷拔圆钢管和直缝焊管等。

易加工的N80油管钢也具有良好的表面质量、尺寸精度，即使是航空、炼油、化工、机械行业等高强度、高强度、高抗腐蚀性要求的管道工程，也可以很好的满足。

热处理是改变材料组织、性能结构的重要方法。

热处理是指在一定温度、时间和大气条件下，以热为手段影响材料物理性能和机械性能结构的加工工艺。

在N80油管钢的热处理工艺中，应综合考虑产品性能、加工时间和工艺经济性。

经济型N80油管的热处理工艺的研究是提高N80油管加工质量、提高产量、降低成本的重要任务，其设计应考虑其他因素，如表面性能、形状特性、内部组织等。

基于以上考虑，研究N80油管热处理工艺应当综合考虑多项因素，如热处理环境、工艺温度、时间以及热处理工艺流程等。

对于N80油管，根据N80管材质量要求，热处理工艺可以分为四种，即正火至270~340℃、回火至200~270℃、正火回火至270~340℃和正火回火至200~270℃。

正火至270~340℃的热处理可以提高N80油管的强度、塑性以及耐热性能；回火至200~270℃可以改善N80油管的韧性，以提高N80油管的冲击强度；正火回火至270340℃可以调节N80油管的断裂许用应力水平，以及抗冲击位移性能；正火回火至200~270℃可以改善N80油管的电弧焊接性能。

在本文的研究中，为了探究N80油管的热处理工艺性能，经过了大量的试验，其中包括正火、回火、正火回火和正火回火热处理工艺的对比试验，分析了不同热处理工艺下N80油管的力学性能以及耐热性能。

经过试验，结果表明，在正火、回火、正火回火和正火回火热处理过程中，N80油管拉伸强度均超过550MPa，抗拉强度高于420MPa，断裂许用应变超过17.8%，耐热性能满足了GB/T9711-2011标准的要求。

经济型n80油管热处理工艺研究

经济型n80油管热处理工艺研究近年来，随着石油工业的发展，油管产品的使用更加广泛，然而，冷原材料的热处理技术仍然存在一定的困难。

针对难以解决的问题，许多人已经开始聚焦N80油管热处理工艺的研究。

本文详细介绍了N80油管热处理过程，特别是在经济型N80油管热处理工艺方面做出了重要贡献。

N80油管是一种钢管，其材料呈晶状可以容纳有限的气体和油，以及其他介质。

N80油管的热处理可以改善其性能和结构，使其具有良好的力学性能，耐腐蚀性和抗渗性能，这是获得高品质产品的关键。

一般情况下，N80油管的热处理工艺包括正火、调质、回火、等温水冷却和淬火等。

正火是热处理后的第一步，其目的是使N80油管的组织析出物彻底析出，使材料中的合金元素完全溶解，使得结晶结构更为均匀，以达到材料组织的稳定和有利的性能。

其次，必须控制正火的温度和时间，以免失控，造成烧焦、缩小等缺陷，而且，正火温度过高也会导致材料发生非正常组织构建。

经过正火处理后，N80油管必须经过调质处理，以改善其机械性能。

调质处理是通过N80油管在不同温度下与组元进行反应，使材料的屈服强度增加，从而改善材料的机械性能。

然而，在调质处理过程中，需要注意，如果调质时间过长，则会造成材料过硬，导致变形。

接下来是回火，回火的主要作用是消除正火前的应力，以恢复材料的组织结构，以及使材料的组织结构更加均匀。

回火的温度取决于材料的种类和原材料的物理性质。

需要注意的是，回火的温度过低，可能会使材料发生脆性；而回火过热，则会造成材料组织的破坏。

接下来是等温水冷却，它是指材料在等温水中冷却，以减少材料中应力，延长产品的使用寿命。

其特点是温度稳定，水温低，且冷却速率也较低，可减少材料组织发生变形的几率。

最后是淬火，淬火是指让N80油管在热处理工艺过程中最后一步。

它的主要目的是改善材料的硬度和强度，使其具有更强的耐磨性，耐腐蚀性和抗渗性。

但同时，也需要注意，若淬火温度设置过高，则可能会导致材料组织的破坏，使材料变脆。

N80钢级HFW套管的研发

更好的钢铁更好的环境更好的生活N80钢级HFW套管的研发史宏德田青超丁维军 2011年11月概要1.前言 2.试验方法 3.试验结果与讨论 4.结论前言1.前言一般认为，高强度焊接套管易于发生沟槽腐蚀。

沟槽腐蚀是ERW 焊管焊接区产生的一种腐蚀现象，通常在焊缝附近形成沟槽状的选择性腐蚀，导致焊管过早穿孔失效。

N80 钢级套管是一种高强度钢管，根据API标准规定，其屈服强度须在552-758 MPa之间，抗拉强度须大于689MPa,厂家可以选择N80-1和N80-Q两种牌号的一种供货。

N80-1焊管以在线焊缝正火热处理状态下交付,因此，热轧钢带须达到产品的强度等级。

N80-1生产成本低，但是，焊缝热处理无法消除因板带成型而引入的宏观残余应力。

前言• • 这方面的研究结果表明，焊缝处的残余应力可接近钢管的屈服强度 [7]，在这一应力的作用下，较易导致沟槽腐蚀的发生。

N80-Q焊管则在焊接后整管调质的状态下交付，根据这个特点， N80-Q热轧钢带不必达到产品的强度等级，通过调整热处理温度来达到N80-Q的性能要求。

在焊后整管热处理时，由于焊缝和管体同时经历了相变，整管热处理能有效的减轻焊缝与管体组织上的差异，消除残余应力，从而提高套管的抗沟槽腐蚀性能。

整管调质也具有明显的缺点，其一，在设备上要求生产厂家具有整管热处理的配套设备,如果生产厂家没有相关装备，则不能生产；其二，由于经过整管热处理，套管的成本明显提高，降低了焊接套管的市场竞争优势。

本文使用同一钢种研究了N80-1和N80-Q的显微组织、残余应力以及沟槽腐蚀敏感性。

••试验方法2.试验方法2.1 试验材料研究采用现场生产的φ244.48x11.05规格N80-1HFW套管，其化学成分如下所示。

C 0.33 Si 0.40 Mn 1.45 P 0.015 S 0.003试验方法采用适当的热处理工艺，将N80-1HFW套管整管调质热处理，生产成同一钢级的N80-Q套管，热处理前后套管力学性能如下: R 0.5/ MPa N80-1 （调质前） 687 683 N80-Q （调质后） 730 750 820 810 155 138 756 766 78 80 Rm/ MPa Akv / J试验方法2.2 残余应力测试方法用于测试残余应力的HFW焊管分别为未热处理N80-1成品管和 N80-Q调质热处理成品管。

热处理工艺对HFW焊缝显微组织和力学性能的影响

ｉａｔｔｕｈｅｓｔｓｅｅｕｅｏｅａｕｔｈｃａｉａｒｐｒｉｓｍｐｃｏｇｎｓｅｔｗｒｓｄｔｖｌａｅｔｅｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔ．Ｗｈｌｈｃａｉａｒｐｒｅｆｏｅｓｅｓｅｉｔｅｍｅｈｎｃｌｐｏｅｉｓｏｎ－ｔｐｅｔｎｒｌｉｇｈａｒａｍｅｔｓｔｓｅｈＩｓｅｉｃｔｎ，ｔｅｔ－ｔｐｑｅｃｉｇａｄｔｍｐｒｇｈａｒａｍｅｔｒｏｍａｉｎｅｔｔｔｎａｉｄｔｅＡＰｐｃｆａｉｚｅｉｆｉｏｈｗｏｓｅｕｎｈｎｎｅｅｉｅｔｔｔｎｓｗｅｅｎｅｃｎｉｏａｐｎｔｍｐｒｇｔｍｐｒｔｒｏ５ｇａｅａｄｆｅｇａｎｄｓｅｌ．ｅｕｔｎ－ｔｐｎｒｌｉｉｇｈａｏｄｔｎｌｕｏｅｅｎｅｅａｕｅｆｒＸ６ｒｄｎｎ－ｒｉｅｔｅｓＡｓａｒｓｌ。ａｏｅｓｅｏｍａｚｅｔｉｉｉｎｔａｍｅｔｓｒｆｃｉｅｆｒｏｈｓｅｌｉｅ．ｒｔｎｅｗａｍｏｅｅｆｔｔｔｅｐｓｅｖｏｂｐＫｅｒｓｆｅｇａｎｄｓｅｌｈａｅｔｎｓｙｗｏｄ：ｎ — ｒｉｅｔｅ：ｅｔｒａｍｅｔ：ＨＦｌｉｇ；ｃｏｔｃｕｅｉｔＷｗｅｄｎｍｉｒｓｍｔｒ
ＡｂｔａｔＴｏｔｌｅｔｒａｍｅｔｙｌｓｏｎ・ｔｐｎｒｌｉｇａｄｔ－ｔｐｑｅｃｉｇａｄｔｍｐｒｇｈｖｅｎｓｒｃ：ｗｏｐｓ・ｄｈａｅｔｎｃｅｆｏｅ－ｅｏｍａｉｎｎｗｏｓｕｎｈｎｎｅｅｉａｅｂｅ－ｗｅｔｃｓｚ－ｅｎｐｒｒｄｂｅｂｅｅｍｏｍｅｈｎｃｉｌｔｒｏｉｒｖｈｕｈｅｓｆｎ－ｒｉｅｌｃｒｅｉｔｎｅｗｌｅｅｆｍｅｙＧｌｅｌ，ａｔｒ・ｃａｉａｓｍｕａｏ，ｔｏｈｌｍｐｏｅｔｅｔｇｎｓｅｇａｎｄｅｅｔｃｒｓａｃｅｄｄｏｏｆｉｉｓｐｐｌｓＣｏａｓｎｗｓｍａｅｔ５ｇａｅｓｅｌｗｈｃｓｗｉｅｙｕｅｏｉｅｉｅｐｒｓＭｉｒｓｕｔｒｌｅｏｕｉｎｉｅｗｅｄ．ｍｐｒｏａｄｏＸ６ｒｄｔｅ，ｉｈｉｄｌｓｄｆｒｐｐｌａｔ．ｃｏｔｃｕａｖｌｔｉｎｒｏ

N80 ERW套管调质前后焊缝组织演变的EBSD研究

少。本文应用ＥＳＢＤ分析软件对调质处理前后Ｎ０８
套管的焊缝和热影响区中的织构变化，晶粒尺寸分布以及取向差角等晶界特性进行了详细分析，寻求
焊缝组织的演变规律。
Ｎ０钢级套管性能要求如下：服强度＝５７８８屈５２～５
ＭＰ，拉强度＞８ａ延伸率 ≥１％，ａ抗６９ＭＰ，６管体纵向
冲击功 ≥２ ¨ 。为保证套管的力学性能，对冶７Ｊ除炼方法、化学成分和轧管工艺提出了严格的要求外，对套管的热处理工艺也提出了较高的要求。石油与天然气开采用的套管，常是根据ＡＩ通Ｐ标准组织生产与供货的。ＡＩ准规定，８Ｐ标Ｎ０钢级石油套管有无缝管和焊管两种类型。相对于无缝管而言，焊管具有生产效率高、尺寸精度好、格范围规宽、本低等显著特点，成因此是生产厂家与油田用户的首选品种，直受到市场的青睐。ＥＷ（ｌｔｃ一Ｒｅｃｒｅｉ
进行了取样分析。
沿ＥＷ套管直径方向截取包含焊缝中心的尺Ｒ
寸为１ｍ ×１５ｍ０ｍｍ的管壁纵截面试样，行机械进
研磨抛光，硝酸酒精腐蚀后，定出焊缝中心位用标
置。在Ｓ４０型场发射扫描电镜下观察调质前后－２０
ｒｓｔｃｅｄｇ是一种通过高频电流的集肤效应ｅｉａｅｗｌｉ）ｓｎｎ（ｋｎｅｅｔ和临近效应（ｒｘｔｅｅｔ，用高ｓｉｆｃ）ｆｐｏｉｙｆｃ）利ｍｉｆ

HFW焊接套管的热张力减径工艺研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｌａｗｓｏｆｅｆｆｅｃｔｓｂｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨＦＷｃａｓｉｎｇａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｈｏｔ・－ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｓｔｔｏｔｈｅｃａｓｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅＧｌｅｅｂｌｅ・－３５００ｔｈｅｒｍａｌｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄａｒｅｔｈｅｌａｗｓｏｆｅｆｆｅｃｔｓｂｙｈｏｔ — ｓｔｒｅｔｃｈｒｅｄｕｃｉｎｇ＋ｏｖｅｒ－ｌｅｎｇｔｈｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｓｔｕｃｒｅｅｂｌｅ．３５００热模拟试验机上对ＨＦＷ焊接套管进行热形变试验，研究形变温度和形变量对ＨＦＷ
焊接套管组织及性能的影响规律；研究了热张力减径＋调质热处理对ＨＦＷ焊接套管组织及性能的影响规律。试验结果表明：ＨＦＷ焊接套管随形变温度的升高和形变量的增大，其母材和焊缝区的组织趋于一致；ＨＦＷ焊接套管经热张力减径＋调质热处理，不仅改善了母材和焊缝区的组织差异，还提升了管体的综合性能。

N80Q钢套管的焊接工艺

２焊接工艺评定２．１焊接方法及焊接材料的选择
根据石油套管的结构，焊接位置为横焊。在实际焊接过程中。由于熔池金属在力的作用下（重力、表面张力等）有下垂倾向。在焊道上方易产生咬边，在焊道下方易产生焊瘤．下坡面坡口熔敷太多的焊接材料。若前一道焊缝表面清除不干净、采用的焊接电流稍小或焊枪在坡口边缘停留时间短．易造成熔池金属与坡口边缘熔合不良特别是采用多道焊时，容易造成焊瘤、夹渣、未焊透等缺陷。若焊接过程中操作不当．会增大缺陷产生的倾向。
（３）采用合理的焊接工艺参数．并适当增大焊
接电流．以避免产生夹渣及未熔合缺陷．但是要避
免焊接过程中运条速度过慢、熔池体积过大、焊接
电流过大、电弧过长等不正确操作．过大的热输入
ＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏ１．４７Ｎｏ．６Ｊｕｎ．２０１８文章编号１００２—０２５Ｘ（２０１８）０６—０１０３—０２
Ｎ８０Ｑ钢套管的焊接工艺
姚学全，闫臣，李曾珍
（中国石油天然气管道科学研究院有限公司，河北廊坊０６５０００）
关键词：Ｎ８０Ｑ钢套管：焊接性；横焊
中图分类号：ＴＧ４５７．６

一种经济型N80Q套管热处理工艺研究

Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔｅｅｌＲｐｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＢａｏｊｉＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｔｅｅｌＰｉｐｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｃａｇｊｉ７２１００８Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
２０１６年１１月・第３９卷第１１
一
种经济型Ｎ８０Ｑ套管
热处理工艺研究
侯永利，刘新成一，焦炜
（１．国家石油天然气管材Ｔ程技术研究中心，陕西宝鸡７２１００８；
２．宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院，陕两宝鸡７２１００８）
日一＝５７、／ｃ＋２０ＨＲＣ（１００％马氏体），（５）
Ｈ６４０＝８９．５、／Ｃ一０．０１３、／Ｃ＋ｌ９Ｃｒ＋６．３Ｎｉ＋
试验在连续热处理试验平台进行，试样分别在封闭的高温电阻炉和低温电阻炉中进行加
ＨＡＮＧＵＡＮ＼
・２７・
１试样制备与研究方法
对外购的３２Ｍｎ６材质管坯进行化学成分测
度可偏高些，一般亚共析钢的淬火温度为Ａ以上３０～５０℃ ，合金钢为Ａ以上５０～１００ｏＣｉ。
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆ３２Ｍｎ６ｓｔｅｅｌｔｏｐｒｎｄｕｅｅＮ８０Ｑｇｒａｄｅｏｉｌｃａｓｉｎｇｓｔｅｅ１．

N80 HFW套管试制工艺研究

竺
竺皇！
ｓｄｅａｔｒｌｈｍｃｌｏｏｉｏｆ３．ｍ（２ｎ８ａｉｇａｅｓｐｏｅｓｐｒｍｔｓａｄｋｙｔｉｒｗｍａｉｅｉｍｐｓｉｎｏ９７ｍ５／ｉ）Ｎ０ａｃａｃｔ１ｎｗｌｅ
开始进入高性能油井管领域。
合金元素含量将恶化焊接性能；是螺纹的使用三
性能。Ｎ０焊管主要化学成分见表１８。
表１Ｎ０焊管主要化学成分８％
１Ｎ０ＨＦ套管试制规格８Ｗ
根据统计，内油田套管用量最大为直径国
ｐｉｓｆｒｃｎｒｌｉｇｑｌｙｏｏｍｉｎｄｗｅｄｎｕｉｇｔｉｌｐｒｄｕｔｏｒｃｄｅＤｅｅｔｏｅｕｌｎｄｃｔｄｔｔｏｎｔｏｏｔｏｌｎｕａｉｆｆｒｎｇａｌｉｇｄｒｎｒａ— ｏｃｉｎｐｏｅｕｒ．ｔｃｉｎｒｓｔｉｉａｅｈａｔｓｅｃｒｐｒｙｉｄｅｆｐｏｃｓｉｃｉｈｒｔｎｔａｆＡＰＩ５ＣＴｔｎｒａｈｅｓｍｅｔｍｅ，ｕｔｅｍｐｏｅｎａｈｐｏｅｔｎｘｏｒｄｕｔｓｍｕｈｈｇｅｈａｈｔｏｓａｄａｄ，ｔｔａｉｆｒｈｒｉｒｖｍｅｔ
高钢级ＨＷ钢管的原材料成分设计考虑到Ｆ
三个因素：是力学性能，强度、性指标应高一其韧于ＡＩＣＰＴ标准；５二是焊接性能，过高的碳含量及
匀、尺寸精度高等优点。随着钢铁冶炼、板几何钢轧制、焊管等技术的不断进步，使得ＨＷ钢管在使Ｆ用中具有韧性高、毁能力强等特点，Ｆ钢管抗挤ＨＷ

n80q钢级焊接性研究及评定

直流反接
110~120
电弧电压 /V
21~23 21~23 21~24
焊接速度 /cm·min-1
7~11 7~11 7~11
试验类型拉伸试验试验类型面弯试验试验类型背弯试压
试样编号 1 2
试样编号 3 4
试样编号 5 6
试验类型试样编号
1
冲击试验
2
3
ReL/MPa — —
试样类型 — —
试样类型 — —
试样尺寸/ mm×mm×mm
10×7.5×55 10×7.5×55 10×7.5×55
表4 力学性能检测结果
Rm/MPa 655 643
弯曲直径/mm 63.5 63.5
弯曲直径/mm 63.5 63.5
A（%） —
—
弯曲角度/（°） 180 180
弯曲角度/（°） 180 180
坡口形式
断面收缩率(%) —
—
冲击吸收能量/J 30 29 27 27 29 29
18 2020年第1期
热加工
W elding & Cutting
焊接与切割
4）焊接材料的选用。为了保证具有与产品技术条件相匹配的力学性能，选用E8015-G低氢焊条和 ER76-1焊丝。焊条烘干温度350℃，烘干1h。此类焊条尽量使用多少烘干多少，切不可重复烘干。焊条的领取和发放严格按使用规定发放，使用时焊条存放在保温筒中，随用随取。
3 焊后检测
3.1 外观检测热处理后，试件外观检测合格，并进行RT检测，Ⅰ级合格。
焊接方法
氩弧焊焊条电弧焊焊条电弧焊
焊道
打底填充盖面
表3 焊接参数
焊接材料

(整理)【doc】HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用

HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用张阳等:HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用张阳,王卓,姚宇国(1.中国三冶集团有限公司中冶辽宁德龙钢管有限公司,辽宁鞍山114000;2.中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司,沈阳l10850)摘要:针对HFW钢管焊缝力学性能较母材差距较大的现状,为达到焊缝力学性能的技术要求,对焊缝进行了热处理,并通过物理学及金属学原理分析,选择了焊缝模拟正火热处理工艺.应用理论分析得到的指导工艺参数,制定了实际生产中热处理各工艺阶段的工艺参数.在焊缝经过模拟正火热处理后取样进行理化检验,经过金相显微组织分析及理化检验验证,热处理后的HFW钢管焊缝性能符合要求.关键词:HFW钢管;焊缝;模拟;正火热处理中图分类号:TE973文献标志码:A文章编号:1001—3938(2012)02—0045—07 TheAnalysisandApplicationofSimulationNormalizing HeatTreatmentProcessforHFWPipeWeldZHANGYang,WANGZhuo,YAOYu—guo(1.ChinaThirdMetallurgicalGroupCo.,Ltd.MCCLiaoningDragon唧eIndustriesCo.,Ltd.,Anshan114000,Liooning,China;2.A V1CShenyangAircrafiCorporation,Shenyang110850,China) Abstract:AimingatthegreaterdifferenceofmechanicalpropertiesbetweenHFWpipeweldz oneandbasemeta1.inordertoachievetechnicalrequirementsofweldmechanicalproperties,theheattreatmentwas conducted,andthe simulationnormalizingheattreatmentprocesswasselectedthroughanalysisonphysicsand metaUographicprinciples. Utilizingtechnologicalparameterswhichobtainedthroughtheoreticalanalysistoestablisht echnologicalparameterson everystageofheattreatmentinpracticalproduction.Takingsamplestodothemechanicaland chemicaltests,afterthemetallographicanalysis,mechanicalandchemicaltests,itprovedthattheweldpropertiesof HFWpipecanmeetrequirements.Keywords:HFWpipe;weld:simulation;normalizingheattreatment0前言HFW钢管管坯在进入挤压辊焊接之前,管坯V形角边部待焊接部分在高频焊机电加热作用下已处于半熔融状态,在随后的挤压辊压力焊接过程中焊缝区温度高于1300oC.焊缝在去除内外毛刺工序经过短暂的空冷后,进入在线探伤工序以及时检查焊缝焊接质量.在线探伤使用乳化液作为耦合剂,为避免在线探伤过程中焊缝温度过高引起乳化液沸腾气化及损伤铜质探伤探头,焊缝在进入探伤工序之前必须使用乳化液直接冲洗焊缝,使之冷却.这种急剧水冷造成了焊缝淬火效应.急剧水冷造成了焊缝区形成硬而脆的有淬硬倾向的粗晶相,并会产生残余应力以及因为急速冷却造成焊缝区形成不平衡组织且焊缝区元素分布严重不均,使焊缝区域力学性能比母HANGUAN\?45?材区低的情况.为消除焊缝区与母材之间的力学性能差别,需要采取热处理工艺措施使焊缝组织重新结晶,达到改善焊缝区组织及性能的目的,实现焊缝金相组织完全奥氏体化以及在快速冷却条件下的伪共析转变,消除残余应力及合金元素偏析,得到晶粒较细的珠光体类组织.1HFW焊管热处理焊缝温度场建立1.1感应电流磁滞效应和焊缝纵向透入深度HFW钢管生产使用的钢材,母材组织主要为珠光体类组织.珠光体是铁素体和渗碳体(FesC)组成的混合物,铁素体和渗碳体都是铁磁性物质. 铁素体在:点(770℃,居里点)将发生磁性转变,由低温的铁磁性状态转变为高温的顺磁性.FeC在230℃以上失去磁性.焊缝的温度在770cC以下时,会因为自身感应涡流电流产生的磁场抵消一部分加热线圈产生的磁场,如图1所示,焊缝的磁感应强度沿着6—c—d千6曲线变化,强度在日—一日之间变化u.直到温度超过770oC,焊缝失去磁性,这种磁滞现象才消失.f{}gHH图1磁化曲线与磁滞曲线感应涡流电流的透人深度8(mm)定义为涡流强度由表面向内降低至i/~(i为表面处的涡流强度, e=2.718)处的深度,厂为热处理机交变电流频率(本研究热处理机交变电流频率为1000nz).钢在770℃左右的透入深度分别计算如下:6m℃上=50O/,/f,(1)℃下=20/,/f.(2)由上式可以计算出,焊缝在770℃温度以上时电流透入深度是15.8l1mm,处于770℃温度以下时电流透入深度是0.632mlTl.1.2焊缝温度场建立过程分析主机线开始生产时,热处理炉和高频焊机联动同时启动.在初始阶段,涡流电流按照冷态分布规律,集中在焊缝外表面部分.而后焊缝外表面的温度急剧升高,当外表面出现超过居里点的薄层以后,加热层就分为超过770的顺磁无磁滞层和位于其下方的未超过居里点温度的铁磁层,顺磁层内磁导率的急剧下降,造成涡流强度明显下降,从而使最大的涡流强度出现在两层的交界处.涡流强度分布的变化,使两层交界处的升温速度比表面的升温速度更大,以此使失磁层不断向纵深移动.焊缝就这样得到逐层而连续的加热,直到热透至焊缝内表面为止.这种依靠感应涡流电流直接穿透壁厚方向,并将其加热的加热模式称为透入式加热.一般壁厚不超过l5.811mm时,都采用该加热方式.但是,如果壁厚超过15.811mm,比如16mm,17mm直到19mm壁厚钢管.当生产的钢管壁厚超过热处理机的最大热态涡流透入深度℃上(15.811mrr1)时,涡流完全按着热态线性分布.在继续加热超出l5.811mm的壁厚部分时,超出部分的壁厚加热能量基本依靠厚度为l5.811mm的部分热传递提供.因此,越靠近上层的部分得到的能量越大.同时,由于热传导的作用,加热层的厚度将随时间的延长而不断增大,直到穿越整个壁厚方向为止.超出15.811mm厚度的加热层的加热主要依靠热传导方式获得,其加热过程及沿截面的温度分布特性同用外热源加热(例如直接用氧乙炔烘烤)的基本相同,因此称为传导式加热.传导式加热温度场的建立远远慢于透人式加热,因此, 在生产这种规格的钢管时,需要增加使用热处理炉的台数,增大加热时间,保证焊缝充分加热.在生产壁厚未超过15.811mm钢管时,透入式加热过程中,当表面达到居里点温度后,加热能量主要向焊缝内层集中,表面层的温度虽然还在继续升高,但是升温速度曲线斜率明显变小,升温速度明显减慢.即加热层温度的上升和厚度的增大, 伴随着外层顺磁层温度升高速度减慢,这一特性对整个焊缝壁厚方向均匀加热是十分可贵的,避免了壁厚纵向各点出现温差过大或者过烧.1.3主机线热处理设备构成HFW焊管分厂的主机线热处理设备主要由4台频率为l000Hz的逆变器热处理炉以及空冷段和水冷段共同构成,如图2所示.每台热处理炉的额定功率为500kW,所有操作条件下可以达到0.95的输人功率因数.各台热处理炉在主机线按线性排列.每台热处理炉的加热线圈全长1.6m,并且配备有数字式温度显示仪MI—GA300,可以测量和显示300-1300oC以内的温度.加热时间可用下式计算t:96/v,(3)式中:t一加热时间,S;一HFW焊管主机线生产速度,m/min.图2主机线热处理加热设备2焊缝热处理工艺及工艺参数2.1热处理工艺选择及工艺目标美国石油学会的管线钢管规范(APISPEC5L)焊缝热处理的说明对热处理工艺制定有指导意义:(1)PSL1.HFW钢管,钢级高于L290或X42的钢管,除协议可采用替代热处理外,焊缝和热影响区应进行热处理,以模拟正火热处理.(2)PSL2.HFW钢管,所有钢级钢管的焊缝和热影响区应进行热处理,以模拟正火热处理l3].在制定焊缝热处理工艺时,依据设备实际现状及工艺技术要求,选择使用焊缝模拟正火热处理工艺,温度区间如图3所示.工艺目标:将焊缝加热到(,理论温度912oC)以上30—50℃.目的是实现焊缝金相组织完全奥氏体化以及在快速冷却条件下的伪共析转变,消除残余应力及合金元素偏析,得到晶粒较细的珠光体类组织.张阳等:HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用如果是含有V,Ti和Nb等碳化物形成元素的高钢级管线钢或者为了消除共析钢中的网状碳化物,可采用更高的加热温度,即4∞+(100—150)~C作为最终热处理温度.得到类平衡组织珠光体,极力避免出现三次渗碳体(FeCⅢ).p赠.|f去应力退火00.20.40.60.81.01.21.4W(C)/%图3焊缝模拟正火热处理温度区间示意图2.2正火热处理各阶段的组织转变及理论指导工艺参数2.2.1正火热处理各阶段的组织转变完整的焊缝模拟正火热处理温度曲线包括加热,保温和冷却3个阶段.但是,由于HFW生产线的生产速度很快,一般在12~16m/rain.由公式t=96/v计算可得:焊缝在通过每台热处理的加热线圈范围时间只有6～8S,说明焊缝在达到正火热处理要求的温度以后几秒钟即开始冷却过程,保温阶段可以忽略不计.因为保温时间较正规的正火热处理要求时间少很多,所以称之为模拟正火热处理.2.2.1.1模拟正火热处理加热阶段组织转变管线钢在室温下的组织由先共析铁素体和珠光体组成.但是,由于钢管焊缝部位在高频焊接后,必须经过在线探伤工序之前的乳化液冷却急速水冷,造成了焊缝部位的组织多为不平衡组织且元素分布严重不均.主机线开机后,热处理炉开始加热焊缝.焊缝温度快速升高,经过渗碳体消磁点.直到焊缝部位的铁素体和珠光体发生共析转变为奥氏体. 随着温度的进一步升高,组织转变为铁素体(仪一Fe)和奥氏体(一Fe).这一过程中铁素体的数量不断减少,奥氏体的数量不断增加,直到铁素体全部转化为奥氏体为止.加热到A∞以上30 ～150oC完成模拟正火热处理.HANGUAN\?47?啪㈣咖啪瑚啪喜}2.2.1.2模拟正火热处理冷却阶段组织转变焊缝加热到以上30~150.【二完成模拟正火热处理后,开始冷却过程.焊缝离开最后1台热处理炉,进入空冷段后,单相的奥氏体重新冷却,在奥氏体晶界上开始析出铁素体,随着温度的进一步降低,铁素体数量不断增加.这一过程中铁素体的数量不断增加,奥氏体的数量不断减少,直到奥氏体发生伪共析转变,形成类平衡态的珠光体『2].焊缝在空冷段和水冷段继续冷却时,先共析铁素体和珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体,虽然其数量很少,但对焊缝冲击值的影响极大,冲击韧性对组织十分敏感.焊缝在加热到A以上温度时,奥氏体并不立即出现,而是在保温一段时间后才开始形成.这段时间称为孕育期.这是由于形成奥氏体晶核需要原子扩散,而扩散需要一定时间.随着温度的升高,原子的扩散速率急剧加快,相变驱动力迅速增加,同时奥氏体中的碳浓度梯度显着增大.因此奥氏体的形核率和长大速度大大增大,故转变的孕育期和转变完成所需的时间也显着缩短.加热温度越高,转变的孕育期和完成转变的时间越短,即奥氏体的形成速度越快[2].在影响奥氏体形成速度的诸多因素中,温度的作用最为明显.因此,控制奥氏体的形成温度至关重要.在实际生产采用的连续加热过程中,奥氏体等温转变的基本规律是不变的.在焊缝温度超过4.点温度以后,加热越快,过热度越大,奥氏体的孕育期越短,奥氏体的起始晶粒越细小.同时,奥氏体开始转变的温度和转变终了的温度越高,转变终了所需要的时间越短.但是,奥氏体起始晶粒度细小而加热温度较高反而使奥氏体晶粒易于长大.因此,快速加热时,加热时间不能过长,否则晶粒反而粗大,从而影响焊缝的力学性能.因此,采用短时快速加热工艺是获得超细化晶粒的工艺手段.2.2.2热处理加热及保温阶段理论指导工艺参数2.2.2.1第1台热处理炉理论指导工艺参数钢管焊缝在高频焊接后,必须经过在线探伤工序之前的乳化液冷却,之后到达中频热处理工序,此时焊缝温度只是略高于室温(室温20cI=,手持式红外测温仪测量温度为50℃),以此温度作为焊缝热处理的初始温度.第1台热处理炉的温度设定理论上应该使用100%的功率,使焊缝温度尽快达到或者超过居里点,从而使整个焊缝壁厚方向上均匀加热,并且给第2台热处理炉提供足够高的起始加热温度,使2号热处理炉的出口温度可以达到.温度以上.但是,依照以往的生产经验,因为磁滞效应的影响,第1台热处理炉的功率在80%左右,焊缝的出口温度就已经提升至极限,随后即使再增加功率温度也不会有明显的提升.所以第1台热处理炉的功率很难使焊缝的温度达到700℃以上, 考虑到设备的实际能力以及延长设备使用寿命的目的,第1台热处理炉的理论指导温度参数设定在600～700oC(按照壁厚不同取值)2.2.2.2第2台热处理炉理论指导工艺参数第1台热处理炉的出口温度设定在600—700℃,进入第2台热处理炉的加热范围之前温度会有一定降低.第2台热处理炉的目标是使焊缝的内表面和外表面的温度都超过727oC,使焊缝部位的铁素体和珠光体于恒温下发生共析转变为奥氏体,开始焊缝组织相变过程,并且随后使整个焊缝位置的温度升高,超过居里点温度,使感应加热线圈的交变磁场透人整个焊缝壁厚方向,提高整个焊缝的加热速率,使焊缝内外表面得到均匀的加热,并在焊缝温度达到并超过727qC温度以后提供足够的加热速率及过热度,细化奥氏体晶粒度.依照以往的生产经验,生产壁厚不超过10mm 钢管时,2号热处理炉的出口温度可以达到Aa 温度以上,焊缝部位理论上全部转化为单相奥氏体组织.但是,考虑到设备的实际能力以及热处理工艺要求,以及因为快速加热带来的组织转变温度在平衡温度基础上的滞后现象.第2台热处理炉的理论指导温度参数设定在800-860℃(10mm以上的厚壁钢管)或Ac3+50cc (钢管壁厚小于10mm).2.2.2.3第3台热处理炉理论指导工艺参数第3台热处理炉在生产厚壁超过10mm的钢管或者高钢级的管线管时使用.其目的是为了充分保证在生产厚壁钢管时,能够使钢管焊缝内表面得到加热,整个焊缝壁厚方向从外至内完全奥氏体化.在生产含有V,Ti和Nb等碳化物形成元素的高钢级管线钢或者为了消除共析钢中的网状碳化物都要求更高的热处理温度,或者为满足焊缝组织转变温度在平衡温度基础上的滞后,使用c3+(100—150)oC作为最终热处理温度.在上述两种情况下使用第3台热处理炉,目的是为了在A.温度的基础上继续提高焊缝温度,直至达到工艺要求温度.需要特别注意的是,温度过高带来的奥氏体晶粒过分长大,从而造成晶粒过大,影响焊缝力学性能.2.2.2.4第4台热处理炉理论指导工艺参数第4台热处理炉在Et常生产中使用较少,防止焊缝外表面和内表面加热时间过长,温度过高,导致奥氏体晶粒过分生长导致的晶粒粗大,或者焊缝表面C元素过量氧化导致脱碳,影响焊缝合金成分,从而影响焊缝化学和物理性能.在正常生产时,如果热处理工艺要求主机同时使用前3台热处理炉共同工作的情况下,为了提高钢管成材率,第4台热处理炉只在主机线刚开始生产时使用,4台炉同时工作可以使焊缝温度迅速升高至工艺要求温度,减少甚至消除焊缝未退火段.在达到工艺要求温度后第4台热处理炉即停止工作.第4台热处理炉同时也作为备用设备使用,如果前3台热处理炉有l台出现故障,即启用第4台炉作为替代设备.在极少数生产壁厚达上限钢管的情况下(壁厚16-19mm),为满足热处理工艺要求,使用第4台热处理炉作为最终热处理设备,出口温度设定为980l050qC.并且为保证钢管内壁的组织可以充分奥氏体化,降低主机线生产速度至10m/rain.2.2.3空冷段及水冷段工艺设定焊缝在经过热处理炉的加热及短暂保温阶段后,进入空冷段和水冷段共同构成的冷却阶段.冷却速度是热处理中很重要的控制手段,要使珠光体晶粒细化就必须要控制冷却速度.为了进一步细化珠光体的晶粒度,在空冷段加装了管体快张阳等:HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用速冷却系统,如图4所示.在避开焊缝位置的热影响区使用乳化液直接冷却管体.在空冷段焊缝温度处于A点以上30℃左右的位置加装焊缝冷却装置,A.至550oC之间是奥氏体珠光体转变温度区间.片状珠光体是铁素体和渗碳体交替排列成层片状组织.这种组织的粗细取决于珠光体的形成温度.过冷度越大,转变温度越低,珠光体越细.片状珠光体的组织粗细可由片间距.s.来衡量,显然,片间距的大小主要也取决于珠光体的形成温度.有人依据大量试验提出如下经验公式S0=8.02/ATxl0.,(4)式中:.so'一珠光体团中相邻两片渗碳体(或铁素体)之间的距离,nm;△过冷度,℃.图4焊缝热影响区快速冷却系统依据片间距的不同,可将珠光体大致分类:在4至650℃之间较高温度范围内形成的珠光体比较粗,其片间距为0.6～1.0I.zm,称为珠光体;650～600oC温度范围区间内形成的珠光体,其片间距较细,为0.25～0.3p,m,只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态,称为索氏体.珠光体及索氏体都属于珠光体类组织,区别仅是片间距粗细不同而已.片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距,珠光体的硬度,断裂强度及塑性都随片间距的减小而增大.片间距随珠光体的形成温度降低而减小,其他因素影响很小.在焊缝将要开始奥氏体伪共析转变反应时加大了过冷量,使奥氏体晶界处的形核数量增加,增加伪珠光体量,细化了随后形成的珠光体的晶粒度,消除网状二次渗碳体及抑制了三次渗碳体的析出,提高了焊缝位置的力学性能.钢管经过75m空冷段冷却后到达水冷段,此时温度约在250℃(手持式红外测温仪测得数HAGAN,\,49?据,室温20qC),在水冷段经过乳化液冷却后,温度进一步降低至室温左右.水冷段的作用是使焊缝温度冷却至管体温度,以防止钢管在经过定径及土耳其头的几何尺寸调整后,不会因为冷缩再次发生几何尺寸变化.3焊缝模拟正火热处理在实际生产中的应用与焊缝理化性能检验结果注:生产速度15m/min,室温20℃,四台中频热处理炉全长9m,空冷段全长75m,水冷段全长15m,加热速度以通过1.6m加热线圈的时间计算.3.2焊缝热处理模拟正火曲线及温度图5是生产时焊缝实际加热和冷却曲线示意图,图中明确显示出了热处理的加热,保温及冷却3个阶段.各热处理阶段的温度见表2及表3.p\赠蕊56841121401541娩210238266294322350378蟠时间/s图5焊缝实际加热和冷却曲线示意图实际生产时使用上述参数的正火热处理工艺.在焊缝经过充分热处理的位置取样,进行理化性能分析试验,以验证热处理工艺正确与否.表2实际生产时热处理加热及快速冷却阶段温度及温度变化速度表3实际生产时热处理空冷阶段温度及温度变化速度.囊330一誊薯誊≮l97_7注:以第1台热处理炉入口处为零点计算测温点距离,各测温点温度使用手持式红外测温仪器测量,取测温点垂直于焊缝的横向范围上最高测得温度作为焊缝温度记录,水冷段出口温度约为37℃,室温23℃.3.3焊缝理化性能检验结果3.3.1焊缝金相图微观组织分析管线钢在室温下的组织由先共析铁索体和珠光体组成,但是,由于钢管焊缝部位在高频焊接后急速水冷,造成了焊缝部位的组织多为不平衡组织,且元素分布严重不均,图6为焊缝热处理前的横剖面金相图,焊缝流线角和熔合线清晰可见.图a焊缝热处理前金相图4J■∞3mmoo658,O9,,7,O.辱5碡2,1)《J一～姗一一一…研..一¨¨曩一=¨..._曩一一一一一一㈣咖咖伽湖o图7焊缝热处理后金相图100~图7是焊缝热处理后金相照片,照片中的熔张阳等:HFW钢管焊缝模拟正火热处理工艺分析及应用合线及流线角消失,组织晶粒细化,清晰可见与母材近似的珠光体类组织.未见回火马氏体或三次渗碳体.3.3.2焊缝热处理后理化性能试验结果焊缝拉伸试验执行GB/T228—2oo2《金属材料室温拉伸试验方法》标准,拉伸试验试验结果见表4.室温压扁试验执行GB/11246—2007标准.试验照片见图8.试验结果见表5.表4焊缝拉伸试验结果图8压扁试验表5焊缝压扁试验结果≥..位置绍澡_;焊缝o.合椿挥疆._焊缝及热影响区硬度试验执行标准:GB厂r4340.1—1999,试验位置见图9,试验结果见表6.图9焊缝及热影响区硬度试验位置表6焊缝及热影响区硬度试验结果(HVm)夏比冲击试验执行GB/T229--2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》标准,试验结果见表7.表7焊缝及热影响区夏比冲击试验结果焊缝表面光滑,未发现缺陷,焊缝外观形貌见图10.图lO焊缝外观形貌焊缝热处理后的理化性能试验结果表明,正火热处理工艺及工艺卡中所给出的参数完全适用于HFW焊管生产.在热处理后取样做的各项检验中的各项指标,尤其是冲击值远高于美国石油学会的标准要求(0℃,27J),完全达到了HFW焊管焊缝的性能要求.4结论(1)针对HFW焊管焊缝力学性能较母材差距较大的现状,为达到技术要求,选择了焊缝模拟正火热处理工艺.(下转第55页)GUAN\?51?传动机构手动调整,通过调整2预弯辊的压下量和3预弯辊的进退量来满足不同钢管规格和成型角对钢带边缘预弯要求.3.4优化成型调型工艺参数每次调型换道,尤其是调试新品种钢管时,应通过精确测圆使外控辊,2弯板辊和3弯板辊与钢管中心对心,贴圆;对成型小辊的间隙,角度和前后位置等主要工艺参数进行调整,不断优化总结;生产过程中还要经常检查测量成型数据的变化,保证成型框架内小辊辊面贴圆,受力均匀.经长期观察发现,生产小规格钢管(D<529mm)时,4辊距离3辊太近,参与了弯板机变形,增加了成型复杂因素,对稳定成型起反作用,此时可退开4#外控辊,不参与贴圆.3.5钢管堆码应符合堆放要求钢管堆放按骑缝排列,根据钢管外径分别控制堆放高度:(1)D≤529mm,高度≤5层;(2)529mm<D≤813mm,高度≤4层;(3)D>1016nq_m,高度≤3层.另外,钢管在临时垛位堆放时,管垛底层应采用草垫或沙袋作为垛梁,防止钢管损伤及跨垛.防腐管堆放时,管垛底层应铺草垫,同时在管体套上编织尼龙绳,且在管长方向应附有2道唐成建等:螺旋埋弧焊管椭圆度的控制以上保护绳,避免因防腐层之间磨擦而损伤.4结语钢管椭圆度的控制是为管道施工对接环焊提供质量保证,而椭圆度超标是螺旋埋弧焊管必然存在的缺欠.通过优化成型调型工艺参数,改进预弯装置控制成型缝撅嘴以及改进机械夹辊装置保证铣边质量,能有效提高成型焊接质量,保证螺旋埋弧焊管的椭圆度符合要求.参考文献:[1]APISPEC5L,管线钢管规范(第44版)[S].[2]刘成坤.螺旋焊管成型缝"翘嘴"的分析与控制[J].焊管,2008,31(O1):74-75.[3]杨林元,潘学民.用中径和椭圆度量规替代螺纹工作量规的可行性分析[J].钢管,2003,32(02):33—35.[4]刘鸿文.材料力学[M].北京:人民教育出版社出版, 1979.。

关于N80Q钢回火方程的实验研究的开题报告

关于N80Q钢回火方程的实验研究的开题报告
一、选题背景
N80Q钢是一种高强度、高耐磨、高腐蚀性能的油田套管材料，广泛应用于石油勘探和开采领域。

回火是该材料生产过程中的一个重要步骤，它能显著提高钢的塑性和韧性，从而保证石油勘探和生产的可靠性和安全性。

因此，研究N80Q钢回火方程的实验，对于提高该材料的生产质量和性能有着重要的意义。

二、研究目的
本研究旨在通过实验研究，确定N80Q钢回火温度、回火时间对钢的机械性能的影响规律，进一步建立该材料的回火方程，为生产实践提供依据。

三、研究内容
1. 确定实验参数：在本研究中，将确定回火温度和回火时间作为实验变量，研究其对材料显微组织和力学性能的影响。

2. 实验制样：选取N80Q钢作为研究对象，按照国家标准制备试样。

3. 实验方法：通过金相组织分析、硬度测试和拉伸试验等方法，研究不同回火温度、回火时间下材料的显微组织和力学性能的变化情况，得出N80Q钢回火方程。

四、研究意义
通过对N80Q钢回火方程的实验研究，可以对该材料的生产工艺进行优化，提高产品质量。

同时，可提高对N80Q钢力学性能、组织结构等方面的认识，为开发新型油田套管材料提供实验依据。

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１５；屈服强度５５２～７５８ＭＰａ；抗拉强度≥６８９
ＭＰａ；全尺寸试样纵向冲击功 ≥２７Ｊ，１／ｅ尺寸试样纵向冲击功≥ １５Ｊ。套管材料的化学成分如表１。
ｗ．
表１Ｎ８０钢级套管材料化学成分
n80钢级hfw套管焊后热处理工艺试验研究图3910淬火金相组织图4930淬火金相组织2淬火冷却速度淬火冷却过程中的组织转变对产品最终力学性能的好坏有很大的影响控制适当的冷却速度使材料在淬火过程中的马氏体转变尽可能地充分降低残余奥氏体的含量是提高材料强度改善韧性的有效途径
２Ｏｌ３年第４２卷
第９期第５６页
ｏＩＬＦＩＥＬＤ
石油矿场机械ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
文章编号：１００１３４８２（２０１３）０９００５６－０５
Ｎ８０钢级ＨＦＷ套管焊后热处理工艺试验研究
李超，薛自建，陈长青，苏金洋，王雪玲，林丽娜
Ｉ．ＩＣｈａｏ，ＸＵＥＺｉ — ｊｉａｎ，ＣＨＥＮＣｈａｎｇ～ｑｉｎｇ，ＳＵＪｉｎ — ｙａｎｇ，ＷＡＮＧＸｕｅ — ｌｉｎｇ。１ＩＮＬｉｎａ
（１．ＢｏｈａｉＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＣＮＰＣ，Ｑｉｎｇｘｉａｎ０６２６５８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｒｉｌｌｉｎｇ＆ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＬｉａｏｈｅＯｉｌ￣ｉｅｌｄ，Ｐａｎｊｉｎ１２４０１０，Ｃｈｉｎａ）
收稿日期：２０１３－－０３ — ２６
作者简介：李
ｃｎ。
超（１９７２），男，河北涿州人，工程师，主要从事油井管产品的研发和制造工作，Ｅ — ｍａｉｌ：ｌｉｃｈａｏ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．
影响热处理效果的主要工艺参数为：淬火温度
度的高低取决于材料完全奥氏体化的温度，即找到
材料的相变点，也就是找到图１中的Ａ（ＧＳ线
及保温时间、淬火冷却速度、回火温度及保温时间。
１淬火加热温度和保温时间
间等热处理工艺参数。工业生产表明，利用该工艺参数生产的产品性能达到了Ｎ８０钢级套Ｎ８０；ＨＦｗ；套管；热处理工艺中图分类号：ＴＥ９３１．２文献标识码：Ａ
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｏｓｔｗｅｌｄＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓｏｆＮ８０ＧｒａｄｅＨＦＷＣａｓｉｎｇ
简化后的Ｆｅ —Ｆｅ。Ｃ相图如图１。淬火加热温
与含Ｃ量的相交点，完全奥氏体化温度）和Ａ点（ＰｓＫ线与含Ｃ量的相交点，珠光体向奥氏体开始转化的温度）。淬火加热温度过高，会促使奥氏体晶
ｒａｔｅｏｆｑｕｅｎｃｈｉｎｇ，ｔｅｍｐｅｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｏｔｈｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｐａ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＮ８０ｇｒａｄｅＨＦＷｃａｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｑｕｅｎｃｈｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅ，ｃｏｏｌｉｎｇ
ｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎ８０；ＨＦＷ；ｃａｓｉｎｇ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ
Ｎ８０钢级套管力学性能参数为：延伸率 ≥
（１．中国石油集团渤海石油装备制造有限公司，河北青县０６２６５８；２．辽河油田钻采工艺研究院，辽宁盘锦１２４０１０）
摘要：为确定Ｎ８０钢级ＨＦＷ套管的焊后热处理工艺，通过理论分析和试验验证的方法对材料的热处理工艺参数进行了研究，得出材料的淬火温度及保温时间、淬火冷却速度、回火温度及保温时