石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析
石油钻杆热处理质量管理研究
关键词：热处理；质量管理；钻杆石油钻杆应用于钻井行业，钻杆是钻井的主要工具，连接在方钻杆的下端，钻铤或加重钻杆的上方，起到传递动力、输送钻井液的作用。
钻杆在钻井时承受着拉伸、压缩、扭转、弯曲以及冲击载荷等各种交变应力的作用，其内孔还受到高压钻井液的冲刷和腐蚀，在有H2S、CO2的油气田里，还要求能抗H2S、CO2腐蚀。
APISpec5DP-2009钻杆规范对钻杆的要求非常严格，分别从拉伸强度、断后延伸率、硬度和冲击韧性等几个方面进行了详细的规定，而且波动范围比较窄，这些都对钻杆材料的热处理工艺提出了很高要求。
热处理工艺过程中质量管理工作的重点和活动场所都在车间，因此热处理质量的好坏在很大程度上取决于车间技术能力及管理水平，本文就石油钻杆热处理中的质量管理工作进行讨论，石油钻杆热处理建立在了金属热处理相关标准规范、热处理手册、钻杆产品标准、热处理炉标准等标准规范基础上。
建议厂家采用全国热处理标准化技术委员会正在会标的“热处理质量控制体系”标准进行相关质量控制体系建设。
热处理工艺过程中质量管理的主要任务是按照有关技术标准对影响质量的各个生产环节严加控制，保证热处理质量达到技术要求。
因此要严格执行工艺规范，加强工艺纪律检查，抓好生产环节批次连接，不断提高生产质量。
1待热处理的加厚管体检查在管体进行热处理前，应进行待处理管体的检查，该检查主要有2个方面：一是管体状态、加厚端尺寸、数量、材质、外观质量等产品质量检查。
该条款主要是生产指令确认、生产工艺确认、生产管体确认、管体状态确认等方面，保证待热处理管体准确无误。
石油钻杆的管体均是两端带加厚的无缝钢管，材质、状态外观无法辨识，加厚成型作业也不具备逐支编号的条件，热处理前的检查能够防止不合格品、不同材质等混料，造成热处理质量事故。
二是生产标识转移，主要是便于产品质量追溯。
该条款主要是在API5DP钻杆规范中可追溯性要求，热处理前的管体加厚成型工序对加厚端有标识，热处理前记录下来，热处理后外观检测时逐支管体编号，建立对应关系，形成可追溯性。
石油机械热处理技术
石油机械热处理技术摘要石油机械热处理技术基本代表了我国机械制造热处理技术的发展进程，近些年来发展迅速，已成为世界石油机械制造大国。
本文主要介绍石油机械制造热处理技术的概况，分析目前我国热处理技术中存在的问题并提出解决方案。
关键词热处理；石油机械设备；WTO；激光由于石油开发与制造属于大型开采工程，需要承载恶劣的自然环境条件，这一特殊的工作环境则要求石油机械设备必须具有耐高温、耐低温、防腐化等特点，因此对于石油机械设备的主要零部件需要进行热处理及防腐、强化等处理，以保证石油机械设备能够长期、高效、安全的进行作业。
1 石油机械制造行业热处理技术简介石油机械行业设计领域广、技术性要求高，且产品种类较为繁多，主要有石油钻井设备、海上油气田开发设备、油气运输设备、油气加工厂设备及其他开采工具与配件设备，由于其特殊的工作环境，热处理俨然以成为石油机械设备生产过程的重要工序，是提高材料工作效率、保证机械设备质量、节约原材料的重要方式，在石油机械设备生产中发挥着重要的作用。
随着我国“十五”计划以来，我国石油机械热处理技术得到了飞速的发展，为适应石油机械制造企业的国际化生产与需求的要求，我国各大企业在热处理技术上均有了很大的进步。
据相关数据显示，我国近6年在石油机械热处理上的总投资超过5亿元，大量引进国外先进技术与设备，现已成为世界石油机械制造大国。
世界目前采用的先进热处理技术主要有以下几种：1.1 少无氧化热处理技术众所周知，氧化处理容易破坏金属的质量、降低使用寿命，少无氧化热处理技术主要包括可控气氛热处理与真空热处理，即将加工材料放置于保护气氛或真空的加热炉中进行热处理，并在无氧条件下进行冷却，整个过程避开氧气、水分、及一氧化碳、二氧化碳气体，避免氧化脱碳，从而提高金属的硬度与设备的使用效率。
少无氧化热处理技术在先进的工业国家已达到80%的比重，在氧化气氛中的热处理明显减少，大大提高了石油机械产品的质量。
1.2 低压渗碳热处理技术对于低碳钢、低合金钢原件的热处理中，由于原材料中含有较少的碳元素在石油机械设备中无法达到高硬度的作业要求，因此采用低压渗碳热处理技术，即将原材料放置于含有活性渗碳介质中，将温度加热到900℃～950℃，持续相应的时间保证渗碳介质中分解的碳原子深入到钢件表层，从而达到增加钢件硬度与耐磨程度的工艺要求。
探讨石油钻具转换接头的热处理
探讨石油钻具转换接头的热处理【摘要】转换接头作为石油钻具设备的一个重要组成部分，要求转换接头要具备非常好的安全性以及可靠性。
而石油钻具转换接头是由合金结构钢材料来构成，在对转换接头进行热处理时要求比较高，并且不同加热工艺对于操作要求、操作环节以及操作人员技术要求都不相同。
因此，本文主要从转换接头热处理操作工艺入手，简单介绍了热处理工艺步骤，并对淬火加热、加热温度确定、加热所需时间以及保温时间、淬火冷却处理操作进行分析介绍，使大家能更进一步的了解石油钻具转换接头设备的热处理操作。
【关键词】转换接头石油钻具热处理石油钻具中有一个非常重要的零件就是钻柱转换接头，这一部位对于可靠及完全性要求相对比较高。
其质量及体积相对比较大，主要构成材料有40CrNiMoA 钢、4145H钢以及40CrMnMo钢。
根据毕氏准数Bi来对薄件厚度进行划分，其最值可以达到280mm。
如果部件间隔长度不超过D/2时，接头加热时间应根据加厚工件来进行计算分析[1]。
从转换接头结构特点以及质量需求方面考虑，钻具转换接头热处理环节也存在较多特点。
本文主要介绍了热处理具体操作工艺在石油钻具转换接头加热处理中的应用。
1 石油钻具转换接头热处理操作流程热处理处理转换接头步骤为：①放料；②粗车处理；③钻孔操作；④正火；⑤调质处理；⑥精车操作。
由于转换接头质量大，尺寸也较大，要求其具有非常高的可靠性及安全性，为了确保钻具转换接头具有的高综合力学性能，在实行调质操作之前应先完成正火操作，确保成分均匀并实现晶粒细化工作，从而为提高钢材质韧性以及淬透性作下铺垫工作。
除此之外，此操作步骤还能起到帮助消除一些材料中存在的带状组织以及其他问题对产品造成不良影响。
2 热处理过程中淬火加热分析按照工件入炉温度差异可以将其分成三种不同情况。
（1）直接将冷工件投入到正火温度、炉温已达到淬火的炉内进行加热处理。
这种做法具有的特征是截面温差相对比较大，但是加热速度非常快，通常比较多用于小型工件中。
石油钻杆接头选材及工艺路线设计-材料毕业论
石油钻杆接头选材及工艺路线设计学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：1304010402姓名：韩西浩指导老师：宋玉强二零一五年六月摘要：尽管现在都在提倡新能源，但石油依然是全球的主要能源，并且可以肯定的是在未来很长的一段时间内这种局面将一直保持。
所以石油钻井技术依然有着它不可忽视的价值。
本文着重就钻杆接头的选材及工艺路线的制定进行分析，同时会从总体上对石油钻采机械做一个基本的介绍。
关键词：石油钻采机械、钻杆接头、选材、工艺路线。
11.中国石油行业及钻井设备现状及发展简介1.1中国石油行业现状及发展2012年以来，我国石油行业生产发展平稳，主要产品产量保持低速增长。
现阶段，国内市场对石油的消费需求量不断增大，而国内石油产量上升空间有限，所以我国现阶段对石油的进口依然保持着高依存度，2013年已经达到57.39%，超过警戒线50%，就现在的国际国内形势来看，短期内我国对石油的依存度还将继续升高，这将对我国的经济发展，国防安全，与其他国家经济政治关系产生影响。
从国内石油生产来看，中国东部油田在减产，西部发展比预期慢，海洋油气产量仍较低，所以中国石油产量短期内不会有大幅的增长，再加上国内石油行业企业分布较散，难以发挥产业集群效应，既不利于减低生产成本也不利于环境保护。
所以总体来说我国石油行业虽保持着稳步的发展，但由于自身存在的一些问题加上国内石油消费需求的不断增大，在国际上仍面临着激烈的竞争。
迅猛的工业增长和不断提升的国内生活水平进一步加大了中国对能源的需求，在这些能源中，石油毋容置疑在未来很长的一段时间内将扮演着主要角色，因此石油行业的前景依然是乐观的。
结合中国自身的实际情况及国际大环境，中国石油行业在未来的发展中将继续依靠老油田的稳产，加大对西部地区及海洋地区的开发，加大中国石油企业与西方公司的合作，获得与非常规石油生产相关的必要技术，逐步向油气并重的方向发展，在保障国家安全的战略中从单纯的“开源”向“开源”与“节流”并重的方向发展。
石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析
石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析摘要：作为钻井的常用工具之一，石油钻井稳定器要具有较高的安全可靠性，尤其是综合力学性能，必须达到较高要求。
当前，许多大型稳定器的体积质量均较大，给热处理工作增加了难度。
此外，许多石油钻具生产厂及专业的热处理厂，在对大型稳定器进行热处理的生产过程中，均发生了不同程度的纵裂、横裂质量事故及力学性能不达标的现象，导致了严重的经济损失。
所以，对于石油钻具大型稳定器的选材及热处理，必须予以足够的重视。
关键词：石油钻具大型稳定器选材热处理石油钻井稳定器是钻井中使用频率较高的工具之一，其安全可靠性与钻井工作的安全有着很大的联系。
但当前石油钻井的大型稳定器，其质量体积普遍较大，给热处理工作造成了很大的困扰，甚至会发生不同程度的纵裂、横裂质量事故或力学性能不符合要求的现象，给石油钻具生产厂及热处理厂造成了巨大的经济损失。
一、关于大型稳定器选材的分析1.以质量及Bi毕式准数为衡量标准，大型稳定器属于大锻件[1]。
由于大型稳定器在工作时受到的力以拉应力为主，故在受拉伸载荷零件的淬火后，其表层和心部应均为马氏体组织，或者是马氏体-下贝氏体复相组织。
在中低碳合金钢中，普遍采用的是马氏体-下贝氏体复相组织，因为其强韧性要远远优于贝氏体单一组织。
所以，大型稳定器用钢的淬硬性及淬透性必须达到相关规定的要求。
石油钻具的常用钢主要有40CrNiMo、40CrMnMo及4145H等[2]。
当钢中的主要元素含量偏下限或是下限时，热处理性能会出现显著差异，而此种情况也常出现于40CrNiMo淬透性曲线中。
所以，上述几种常用钢应用在大型稳定器时，其主要元素的含量应倾向于中上限。
2.近年来，我国引进了大量的4145HMOD钢。
该种钢广泛应用于大型石油钻具中，因为其Mo的含量明显高于40CrNiMo、40CrMnMo、4145H三种钢种，而增加了Mo含量，则表示钢的淬透性也增加了，进而大大增加了钢的回火抗力，钢的二次脆性则明显减轻。
浅谈我国石油机械热处理技术
浅谈我国石油机械热处理技术【摘要】目前金属热处理节能降耗已成为最重要的可持续发展技术目标之一。
本文介绍了我国石油机械设备状况, 论述了现阶段石油机械制造业的热处理现状以及热处理技术发展趋势和对策。
【关键词】石油机械；热处理；挑战；对策一、我国石油机械热处理技术概况现代金属热处理技术的发展趋势是在3C（Cool 凉爽、Clean 干净、Calm 安静）条件下，实现3S（Sure 可靠、Safety 安全、Saving 节约）目标，即所谓“3C －3S”系统。
因此，节能降耗已成为其最重要的可持续发展技术目标之一。
石油机械涵盖了石油勘探、钻井、采油、输油等整个过程中使用的机械装备。
石油机械的热处理技术发展基本上代表了我国机械制造过程中热处理技术的发展进程。
具有典型的大件热处理特色。
石油机械产品中热处理件的类型大致可分为:石油钻头、钻杆接头、钻机齿轮、转盘齿轮、钻机绞车、钻机链条、泥浆泵零件(液缸、缸套、阀体、底座、活塞杆等) ,钻探工具有吊环、吊卡、吊钳、公母锥、抽油泵、抽油杆、射孔枪、测试工具、工程车辆变速箱、采油树部件等。
以电加热为主的周期炉、连续炉和常规箱式炉、大功率台车炉、深井式炉、真空热处理炉、离子渗氮炉、渗碳及碳氮共渗炉、大功率高频和中频感应加热设备及高、中、低温盐浴炉等,目前这些热处理设备运行状态良好,满足了各种工件不同的热处理技术要求。
二、我国石油机械制造行业热处理总的现状分析1、相对落后的热处理加热设备目前热处理加热设备能源主要是电,部分采用天然气、煤气;大约80 %的产品加热仍在氧化气氛中进行,表面氧化、脱碳情况严重,淬火表面裂纹倾向大,预留加工余量大,造成热处理质量不稳定。
钻头、标准件等专业厂使用连续炉、保护气氛炉、周期作业炉生产,形成了一定规模的生产能力。
2、未受重视的冷却循环系统多数热处理生产厂淬火冷却仍采用静置方式,缺乏对冷却系统建设足够的重视和足够投入,自动控制或强制冷却循环能力弱,介质使用过程中的温度、浓度、时间、循环方式等的控制仍是一个薄弱环节。
分析石油钻具的热处理工艺及改进措施_0
分析石油钻具的热处理工艺及改进措施石油钻具的热处理工艺是在对石油进行勘探过程中经常使用的工具，但在实施热处理当中却存在一定的问题。
因此，本文针对石油钻具的热处理工艺及改进措施做出了进一步探究，对具体工作的条件以及损坏的形式、存在的主要问题、工艺改进的措施给出了具体的分析。
标签：石油钻具；热处理工艺；工艺改进在对石油实施勘测以开采的过程中，石油钻具起到了非常重要的作用。
但是，在对该项工具进行处理的过程中，由于我国对其的探究起步比较晚，有很多的工作还有待进一步完善。
因为工艺的不成熟，所以在天气较情况比较差的情况当中，经常会出现损坏的现象，对日常工作的有序实施造成了阻碍，所以，在实际工作当中，要对实践经验进行总结，以便将热处理工艺进行改进，对石油的勘测以及开采工作的进行有着非常重要的帮助作用。
1 具体工作的条件以及损坏的形式在真实对地质进行钻探当中，钻机会借助钻具，把钻矩以及实际的轴向压力向钻头的方向进行传送，以便能够对底层实施良好的钻探，在这一过程当中，转具会与岩壁产生非常大的摩擦，变形弯曲，并会受到非常巨大的冲击力[1]。
如果选择的钻机质量不合格，那么在比较差的环境下进行工作时，发生损坏的概率会非常高，其中损坏的类型有：钻具发生断裂、管壁产生非常严重的磨损，弯曲的程度非常大、管壁产生裂缝，并且出现洞眼、丝扣处会发生磨损并且出现变形。
2 石油钻具的热处理工艺存在的主要问题2.1 材料的质量对材料的质量进行细致的分析，主要有以下几个层面：材料表面的质量、材料当中的构成成分、杂质物呈现出不均匀的分布状态[2]。
如果选用了较差的钻具，最直接的表现便是该项工具的表面有裂纹产生，裂纹一般会在炼钢以及锻造之后实施热处理。
在一系列的加工工序完成之后，可以把钻具的质量进提升。
其中，通常应用的方式为分区加热的形式，可以将成分偏析所带来的影响进行消除。
2.2 外形该项工具阶的外形为空心厚壁管状，其在管道当中，管道壁的实际厚度不会超过将内孔当中的直径，在淬火的过程中，非常容易裂开。
石化装置不锈钢焊后稳定化热处理问题的分析与对策
检修时 都 是 可 能 产 生 PTA SCC 的.PTA SCC 与奥氏体不锈钢 的 敏 化 密 切 相 关,往 往 是 先 发 生 了不锈钢敏化,然后才引起 PTASCC.长期暴露 在敏化温度区间的奥氏体不锈钢以及经过高温的 不 锈 钢 焊 接 接 头 ,都 有 可 能 发 生 敏 化 ,敏 化 后 遇 到 连 多 硫 酸 腐 蚀 环 境,就 可 能 引 起 PTA SCC. NACE RP０１７０【１】中 提 供 的 连 多 硫 酸 应 力 腐 蚀 开 裂的照片如图１和图２所示. １．２ 奥 氏 体 不 锈 钢 的 敏 化 温 度
石化装置中 连 多 硫 酸 (H２SxO６)使 奥 氏 体 不 锈钢产生应力腐蚀开裂的情况主要发生在加氢装 置中介质为烃类＋氢气＋硫化氢的高温设备和管
道 上 ,而 且 是 在 停 工 和 检 修 期 间 发 生 的 ,正 常 操 作 期间不会发 生.因 为 奥 氏 体 不 锈 钢 在 运 行 中,与 介 质 中 的 硫 化 氢 作 用 ,会 生 成 腐 蚀 产 物 硫 化 亚 铁 . 停 工 检 修 时 ,打 开 设 备 和 管 道 ,金 属 表 面 的 硫 化 亚 铁 与 空 气 和 水 接 触 ,进 而 生 成 连 多 硫 酸 ,反 应 方 程 式如下:
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０５Ｇ０３. 作者简介:柯 松 林,男,主 要 从 事 石 油 化 工 管 道 材 料 设 计 工 作 ,高 级 工 程 师 . Email:kesonglin＠sei．com．cn.
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石 油 化 工 设 备 技 术
２０１８ 年
钻井工具用钢4145H热处理工艺性能研究
１０５５
９１９．５
１４．５
９８８．５
８５９
１６．２５
１３３６．５
１２３０
１３．５
１２７２．５
１１６２．５
１４．２５
１２１４
１１０４．５
１５．２５
１１３１
１０２３
１４．２５
１０４５
９３３
１５．０
断面收缩 率Ｚ／％
５１ ５１．５ ５５．５ ６０．５ ６０ ４６．５ ４９．５ ５１．５ ５３．５ ５７
表面硬度 ＨＲＣ ３５．５ ３６．０ ２９．１ ３２．６ ２４．７ ３７．６ ３７．９ ３４．８ ３２．５ ２９．５
试样材质 Ｃ Ｓ Ｐ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｎｉ Ｍｏ Ｃｕ Ｖ ３５ＣｒＭｏ ０．３７０．００７００．０１８ ０．３１ ０．５０ ０．８３ ０．０４０ ０．１５ ０．０４６ ／ ４１４５Ｈ ０．４６０．００８００．０１７ ０．３１ １．１１ ０．７７ ０．１２ ０．２３ ０．０６９ ／
１．２ 末端淬透性 通过原 材 料 末 端 淬 透 性 试 验 进 行 验 证，绘 制 了
３５ＣｒＭｏ和４１４５Ｈ 的淬透性曲线（图 １）。
１ 原材料性能检测对比
对４１４５Ｈ 和３５ＣｒＭｏ同规格的原材料圆钢，我们分 别进行了化学成分、末端淬透性、非金属夹杂、晶粒度、低
图１ 末端淬透性曲线图
［收稿日期］２０１８－０１－２６
［基金项目］国家重点研发计划资助（２０１６ＹＦＣ０３０３３００）。 ［作者简介］夏玉曦（１９８５－），女，大学，助理工程师，主要从事金属材料性能的研究和开发新产品用钢。
引 言
４１４５Ｈ 属中等淬透性钢，热处理后有较好的强度和 良好的综合力学性能，工艺性好，成材率高，最高使用温 度为 ４２７℃。一般普 遍 用 做 石 油 钻 探 用 钻 铤 钢，在 工 作 时能承受各种力的作用，具备良好的力学性能，同时能应 对服役环境中含有的硫化氢、二氧化碳等腐蚀溶液的侵 蚀，具有良好的抗腐蚀能力。
石油机械热处理技术分析
石油机械热处理技术分析摘要：石油行业一直是人们重视的重要能源产业，在石油开采出来后，往往需要对原油进行热处理，在这个过程中对工艺流程进行优化，提升热处理的技术，可以极大的提高石油的质量。
一般采取的是感应式的加热技术，这种技术一般在金属加工行业广泛应用，具有加热快、可控制性能好、无污染等诸多优点所以受到广泛的关注。
这项技术应用于热处理之中，因为可控制性好所以很有研究的意义。
但是因为对于温度的监测过程不能做到同步传输，所以对温度的测定存在误差。
所以我们对于石油开采过程中热处理的技术进行改进，意图设计出一种可控的操作系统。
关键词：石油；热处理；控制技术第一章前言石油资源是一个国家在发展过程中不可或缺的能源物质，对于技术要求高并且石油经过催化裂解之后产生的下游产品众多。
石油的开采设备有通过油井打孔开采或者在海上储存区域进行开采，这就对石油的运输设备以及开采的工艺应用的大型机械提出了诸多的要求，因为海上开采石油所处的环境比较复杂，所以对于石油的热处理技术应用的设备提出了更高的要求，可以着手从提高材料的性能，或者提高机械的工作效率方面改进。
换热技术的提升对于石油生产过程来说是一次新的革命。
随着我国经济高速发展，对石油的依赖性也越来越大，石油热处理技术的提升优化已经势在必行，为了满足我国石油生产量加大的现状，各大科研院所以及石油开采企业也加大了研发力度，根据统计结果分析，今年来有数亿元投资在了新技术的开发引进上，这个过程标志着我国正在进一步走向石油大国的行列。
第二章石油机械热处理过程概述2.1无氧化热处理技术在少量氧气或者隔绝氧气的环境中对石油机械设备采取热处理是一种目前比较先进的技术，降低热处理中的含氧量目的就是为了真空条件下进行加热和自然冷却，这种处理的手段会保护金属的强度避免在加热处理的过程中发生氧化，对材料的性能造车不可扭转的损失。
2.2低压碳原子热处理技术低压的渗碳处理方法，指的是物质处于掺杂碳原子的条件下，对金属进行高温加热，使得金属中本来存在的碳原子在高温下分解，这种工艺处理之后金属中的碳含量明显下降，这使得金属强度进一步提高。
石油钻机齿轮的选材和热处理方法
石油钻机齿轮的选材和热处理方法1、石油钻机弧齿锥齿轮的工况和失效弧齿锥齿轮是石油钻机中的主要传动零件，它有较高的传动速度（空载最高线速度为３０ｍ／ｓ，加载线速度为２５ｍ／ｓ），其主要失效方式是磨损、点蚀或断裂，该齿轮的热处理方法有渗碳或沿齿沟中频淬火等。
弧齿锥齿轮如下图所示，公差等级为６～７级。
▲弧齿锥齿轮2、用钢及热处理技术要求采用２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ，２２ＣｒＭｎＭｏ钢进行渗碳。
总渗碳层深度为１.８～２.３ｍｍ，渗层表面ｗ（Ｃ）为０.８５％～１％。
渗碳淬火、回火后表面硬度为５８～６２ＨＲＣ，心部硬度为３６ＨＲＣ。
有效渗碳硬化层深度测至５０ＨＲＣ处不小于１.２ｍｍ（在同样材料，同炉处理的试块上测定）。
淬火后渗层组织为碳化物≤１级，马氏体≤２级，残留奥氏体≤２级。
渗碳淬火后表面脱碳层≤０.０５ｍｍ。
热处理后畸变量为大背面翘曲≤０.２０ｍｍ，振摆≤０.０２ｍｍ。
3、制造工艺路线锻坯→正火→高温回火→车齿坯→粗、精铣齿→渗碳→高温回火→淬火＋低温回火→喷丸→磨端面及孔→磨齿→装配。
4、锥齿轮沿齿沟中频淬火（1）技术要求采用４２ＣｒＭｏ钢调质，硬度要求２２０～２７０ＨＢＷ。
齿面淬火硬度要求≥５０ＨＲＣ，硬化层深度２～３ｍｍ。
（2）制造工艺路线：锻坯→正火→车齿坯→粗、精铣齿→中频感应沿齿沟淬火→检查。
5、弧齿锥齿轮的离子渗氮近年来，石油钻机直角箱用锥齿轮，多用离子渗氮（或气体渗氮）工艺。
由于渗氮层表面硬度高，深层渗氮件的屈服强度也很高，特别是变形小，渗氮后齿轮的接触面积大，增加了承载能力，又延长了齿轮的寿命。
离子渗氮弧齿锥齿轮主要用钢有２５Ｃｒ２ＭｏＶ钢和４２ＣｒＭｏ钢。
（1）技术要求：调质处理后硬度要求２５０～２８０ＨＢＷ，渗氮层深０.７ｍｍ，表面硬度≥６００ＨＶ。
（2）制造工艺路线：锻造→正火→车齿坯→粗滚齿→调质→精滚齿→离子渗氮→检查。
（3）下图是２５Ｃｒ２ＭｏＶＡ钢不同渗氮方法所得到的硬度梯度曲线。
钻具稳定器的失效分析及应对措施
采用高效修复技术
激光熔覆修复
采用激光熔覆技术对稳定器表面进行修复，提高其耐磨性和 抗腐蚀性。
堆焊修复
采用堆焊技术对稳定器表面进行修复，提高其硬度和耐磨性 。
制定合理的使用方案
根据地层情况调整钻压
根据地层情况和钻压对稳定器的影响，合 理调整钻压，以减轻稳定器的磨损和疲劳 。
VS
控制转速和钻速
控制稳定器的转速和钻速在合理的范围内 ，以避免过高的转速和钻速对稳定器造成 损害。
05
结论与展望
研究结论
钻具稳定器在钻井过程中对于保持钻具的稳定和防止钻具的晃动具有重要作用。
钻具稳定器的失效会导致钻井效率降低、钻头损坏等问题，严重影响钻井作业的 顺利进行。
通过分析钻具稳定器的失效原因，可以采取相应的应对措施，提高钻具稳定器的 使用寿命和可靠性。
研究不足与展望
目前对于钻具稳定器失效的研究仍存 在不足之处，例如对于复杂地层条件 下钻具稳定器的适应性、长期使用对 钻具稳定器性能的影响等方面的研究
钻井进度受阻
一旦钻具稳定器失效，石 油钻井工作将无法继续进 行，影响整体钻井进度。
增加成本
钻具稳定器失效需要更换 或维修，增加钻井成本 。
安全风险
钻具稳定器失效可能引发 卡钻、井喷等安全事故， 对工作人员和环境造成威 胁。
04
应对钻具稳定器失效的措 施
提高钻具稳定器的材料性能
高强度材料
采用高强度材料，如高强度钢和合金钢，提高稳定器的抗扭和抗拉强度，以 抵抗复杂地层对稳定器的冲击和磨损。
材料表面处理
采用表面强化技术，如渗碳、氮化、喷丸等，提高材料的硬度和耐磨性，延 长稳定器的使用寿命。
加强钻具稳定器的维护保养
石油钻具稳定器标准
石油钻具稳定器标准
稳定器又称扶正器，是稳定井下钻具，起防斜作用的工具。
连接在靠近粗径钻具的一段钻杆柱上，用来稳定钻进方向的装置，是石油、天然气及地质勘探钻井工程中，防止井斜变化的重要工具。
稳定器的结构比较简单,是带有肋骨片(直条或螺旋形)的粗径接头。
其稳定器的形式可分为钻柱型,井底型。
又称扶正器, 是稳定井下钻具,起防斜作用的工具。
连接在靠近粗径钻具的一段钻杆柱上,用来稳定钻进方向的装置。
检查可以先通过钻杆耐磨带表面进行判断，要求无裂纹，不脱落，堆焊层无气孔，飞溅少。
硬度及性能需要检查的，根据具体情况而定，硬度一般要去达到60hrc的。
1、整体螺旋稳定器
整体螺旋稳定器的稳定片是螺旋形的，有三螺旋和四螺旋两种，其旋向均为右旋，以保证旋转时有良好的钻井液通道。
这类稳定器与井壁接触面积大，支撑能力强，适应性好，在井下工作蹩劲小，比较安全，应用普遍。
2、整体直棱稳定器
整体直棱稳定器常分为三棱和四棱两种。
3、可换套稳定器
可换套稳定器的特点是可根据井眼尺寸和磨损情况，随时更换不同尺寸的稳定棱。
4、滚轮稳定器
滚轮稳定器的稳定部件是滚轮，可分为三滚轮和六滚轮两类。
其特点是与井壁摩擦阻力小，耐磨性强。
石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析
关 键 词 ：石 油钻 具
大型 稳 定 器
选材
热 处 理
石油 钻井 稳定 器是 钻井 中使 用频 率较 高的工 具之 一 ，其安全 可靠 性 与钻井 工作 的安全有 着很大 的联系 。但当前石 油钻井 的大型稳 定器 ， 其质 量体积 普遍较 大 ，给热 处理 工作 造成 了很 大的 困扰 ，甚至会 发 生
基 淬火介 质能够 调节 浓度 ，改变 冷却 的特 性温 度 ，最 终达 到 需要 的冷 却 速度 ，既有 效保证 了钢 的淬硬 性 ，又提 高了 钢 的淬透性 ，从而 大大 减小了 工件 的淬裂倾 向 。通过 采取上 述方 法 ，能让 大型 稳定 器颈 部获 取 足量 的马 氏 一下 贝 氏体 组织 或马 氏体组 织 ，回火 也可 取得 均匀 的 回 火 索 氏体 组织 ；同时 ，颈 部的横截 面每个 部位 的硬 度达 到 ２ ８ ５ Ｈ Ｂ，这 样 即可有 效提高 了大型稳定 器的综合 力学性 能。 ３ ． 热处 理工艺 的编制分 析 根据 以上 降低 内应 力的方 法 ，并 结合 调整 最 大 内应 力 出现位 置 的 措施 ，首先 ，在开 始热处 理前 钻 中心孔 ，这样 做 的 目的是 减小工 件 的
不 同程 度 的纵裂 、横裂 质 量事故 或力 学性 能不符 合要 求 的现象 ，给 石 油钻具 生产厂 及热处 理厂造成 了 巨大 的经济 损失 。
关 于 大 型 稳 定 器 选 材 的 分 析 １ ． 以质 量及 Ｂ ｉ 毕 式准 数 为衡 量标 准 ，大型 稳 定器 属 于大 锻件 ［ １ １ 。 由于 大型稳 定器 在工作 时 受到 的力 以拉应 力为 主 ，故在受 拉伸 载 荷零
温度进 行有效 控制 ，以减小 马 氏体 正方 度 ，再让 组织 应力 降低 ，即可 将断裂 抗力 提高 。使用 该方法 进行 的不 同尺 寸 的大型 稳定 器力 学性 能 达到 了相关规 定的要求 ，从而有效 防止 了断裂事故 的发生 。
井下工具和钻柱构件的选材及热处理中的几个问题
井下工具和钻柱构件的选材及热处理中的几个问题
李鹤林;冯耀荣
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】1992(021)002
【总页数】4页(P20-23)
【作者】李鹤林;冯耀荣
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TE921.204
【相关文献】
1.新型可钻复合材料在井下工具中的应用及其发展方向 [J], 吕芳蕾
2.钻柱构件失效模式与安全韧性判据的研究 [J], 冯耀荣;李平全
3.石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析 [J], 杨秋生
4.国外钻柱构件的技术水平与新进展 [J], 易先忠
5.井下工具选材及热处理生产条件对其性能的影响 [J], 庞浩;王观礼
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石油机械热处理
石油机械热处理
石油机械热处理是一种重要的加工工艺，可以提高石油机械的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。
其中常用的热处理方法包括淬火、回火、正火、调质等。
石油机械的热处理工艺需要根据材料的成分、形状和用途等因素来进行选择，同时也需要注意热处理时的温度、时间和冷却方法等细节，以确保处理后的机械性能达到要求。
在石油机械的生产和维护过程中，热处理技术扮演着重要的角色，它的优化和升级也将为行业发展带来新的机遇和挑战。
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石油钻具大型稳定器的选材及热处理分析
摘要：作为钻井的常用工具之一，石油钻井稳定器要具有较高的安全可靠性，尤其是综合力学性能，必须达到较高要求。
当前，许多大型稳定器的体积质量均较大，给热处理工作增加了难度。
此外，许多石油钻具生产厂及专业的热处理厂，在对大型稳定器进行热处理的生产过程中，均发生了不同程度的纵裂、横裂质量事故及力学性能不达标的现象，导致了严重的经济损失。
所以，对于石油钻具大型稳定器的选材及热处理，必须予以足够的重视。
关键词：石油钻具大型稳定器选材热处理
石油钻井稳定器是钻井中使用频率较高的工具之一，其安全可靠性与钻井工作的安全有着很大的联系。
但当前石油钻井的大型稳定器，其质量体积普遍较大，给热处理工作造成了很大的困扰，甚至会发生不同程度的纵裂、横裂质量事故或力学性能不符合要求的现象，给石油钻具生产厂及热处理厂造成了巨大的经济损失。
一、关于大型稳定器选材的分析
1.以质量及bi毕式准数为衡量标准，大型稳定器属于大锻件[1]。
由于大型稳定器在工作时受到的力以拉应力为主，故在受拉伸载荷零件的淬火后，其表层和心部应均为马氏体组织，或者是马氏体-下贝氏体复相组织。
在中低碳合金钢中，普遍采用的是马氏体-下贝氏体复相组织，因为其强韧性要远远优于贝氏体单一组织。
所以，大型稳定器用钢的淬硬性及淬透性必须达到相关规定的要求。
石油钻具的常用钢主要有40crnimo、40crmnmo及4145h等[2]。
当钢中
的主要元素含量偏下限或是下限时，热处理性能会出现显著差异，而此种情况也常出现于40crnimo淬透性曲线中。
所以，上述几种常用钢应用在大型稳定器时，其主要元素的含量应倾向于中上限。
2.近年来，我国引进了大量的4145hmod钢。
该种钢广泛应用于大型石油钻具中，因为其mo的含量明显高于40crnimo、40crmnmo、4145h三种钢种，而增加了mo含量，则表示钢的淬透性也增加了，进而大大增加了钢的回火抗力，钢的二次脆性则明显减轻。
所以，在现阶段，4145hmod钢被认为是大型稳定器的最佳材料。
二、大型稳定器热处理工艺的相关分析
1.大型稳定器发生纵裂、横裂的原因分析
1.1通常情况下，大型稳定器直径偏小的颈部是最容易发生纵裂的部位，而直径尺寸较大的部位则易发生横裂。
如果将材料缺陷导致材料强度下降的因素排除，内应力超出材料实际破断强度则是导致断裂的主要原因，而热应力是引起横裂的首要原因，组织应力则是导致纵裂的第一原因。
大锻件在加热及冷却的过程中均会产生大量的热应力，尤其是加热时形成的热应力，极易增加横裂的危险性；而淬火冷却的过程则是组织应力的生成过程，冷却程度越厉害，终冷温度则更低，纵裂的危险性也更大[3]。
实际上，淬火件内最大拉应力及存在部位是淬裂得以形成的最主要因素。
所以，如何在保证力学性能符合要求的前提下，将加热及冷却过程中的最大拉应力降低，并改变其发生的位置，则是防止大型稳定器断裂的重要环节。
1.2工艺、结构等因素也会直接影响到瞬时内应力的产生及残余
应力的大小。
在冷却方式上，大型实心轴类零件不同于有中心孔的轴累零件，两者在热处理后的残余应力是存在较大差异的。
当中心孔不冷却时，其与实心轴类零件在热处理后的残余应力则无差异，而中心孔及其表面如果同时冷却，其外表及内壁均会受压，中间则受拉，则大幅度降低了其峰值。
大锻件在装进正火温度或炉温升值淬火的炉中时，若其表面温度为450℃，则其心部与表面温差将高达300℃以上，此时工件会形成巨大的内应力，这对于处在弹性状态的锻件无疑是十分危险的。
据了解，采用阶梯加热的方式，能将低温区锻件的表面及心部温差显著降低，最大温差仅有70℃，此时则能有效降低工件的内应力。
2.提高综合力学性能的方法分析
先选择合适的材料，然后在进行热处理前钻中心孔，以减少材料的有效壁厚，从而获取所需的淬火组织。
淬火介质与钢的淬透性有着紧密联系，能否选择恰当的淬火介质，将直接影响到钢的淬透性。
水基淬火介质能够调节浓度，改变冷却的特性温度，最终达到需要的冷却速度，既有效保证了钢的淬硬性，又提高了钢的淬透性，从而大大减小了工件的淬裂倾向。
通过采取上述方法，能让大型稳定器颈部获取足量的马氏-下贝氏体组织或马氏体组织，回火也可取得均匀的回火索氏体组织；同时，颈部的横截面每个部位的硬度达到285hb，这样即可有效提高了大型稳定器的综合力学性能。
3.热处理工艺的编制分析
根据以上降低内应力的方法，并结合调整最大内应力出现位置的
措施，首先，在开始热处理前钻中心孔，这样做的目的是减小工件的有效壁厚。
其次，采取阶梯加热方式进行加热，再选择合适的水基淬火介质，待淬火冷却时，高温期会快速冷却，这样便可得到高的热应力值将组织应力抵消掉；最后，将外表面与中心孔同时浸入冷却，即可得到过渡型残余应力。
经过冷却后，得到了所要的的组织，对终冷温度进行有效控制，以减小马氏体正方度，再让组织应力降低，即可将断裂抗力提高。
使用该方法进行的不同尺寸的大型稳定器力学性能达到了相关规定的要求，从而有效防止了断裂事故的发生。
三、经验总结
由于大型稳定器的质量体积较大，故许多石油钻具生产厂及热处理厂均发生了一些纵裂或横裂质量事故，抑或是力学性能不符合要求等，这严重影响了其经济效益。
经过不断的实践论证，总结出了一些改善大型稳定器力学性能及避免纵裂、横裂质量事故发生的方法，具体如下。
1.要做到合理选材。
大型稳定器用钢的含量及质量对于保证其力学综合性能有重要意义。
在现阶段，以4145hmod钢为最佳材料，因为该材料的mo含量较其余钢多，故大大增加了钢的淬透性，钢的回火抗力也得到了大幅度的提高，进而使得钢的二次脆性明显减轻，体现出良好的强韧性。
2.在保证合理选材的前提下，应在开始热处理之前钻中心孔，这样能将有效壁厚减小，从而有利于把最大应力降低，并利于最大应
力出现部位的调整。
3.加热时，最好是选择阶梯式加热方式加热，从而有利于低温区工件表面及内部内应力的降低，以实现防止横向断裂发生的目的。
4.正确选择淬火介质。
选定了淬火介质后，把外表面及中心孔一同浸淬，并将终冷温度控制好，以保证工件可以得到需要的组织及过渡型残余应力，并有效防止了纵裂质量事故的出现。
四、结束语
综上所述，因为石油钻井稳定器在钻井中是常用的工具，故对其安全可靠性较高。
鉴于大多数大型稳定器存在的不足及生产厂家发生的质量事故，必须对石油钻井大型稳定器的选材及热处理予以足够的重视，做到合理选材及正确进行热处理，以保证大型稳定器的安全可靠性。
参考文献
[1]康希纯.石油钻具大型稳定器的选材及热处理[j].金属热处理.2012，37（10）：127-128.
[2]张国新.基于 deform 石油钻具接头热挤压成形[j].金属铸锻焊技术.2012（03）：78-79.
[3]康希纯，毕叶.石油钻具转换接头的热处理[j].金属热处理.2009，34（09）：91-92.
作者简介：杨秋生（1974-）男，汉族，河南正阳人，工程师，主要从事石油机械工作。