CL010无缝钢管的热处理生产

2. 主要内容
2.1. 热处理无缝钢管的用途和要求
钢（管）的热处理是通过钢在固态下加热、保温和冷却的操作来改变钢 （管）的内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。通过热处理可以获 得所需综合力学性能，充分发挥钢材（管）的潜力，提高工件（钢管）的使 用性能，减轻工件（钢管）重量，节约材料降低成本，延长使用寿命。另一 方面，热处理工序还可以改善加工工艺性能，提高加工质量减少刀具磨损。 同时，一些理化指标必须经过热处理才能获得。诸如：高抗 H2S 应力腐蚀性 能、不锈钢钢管的强化等。生产厂家通过热处理工序能提高钢管的强韧性等 理化指标，通过热处理来生产高附加值的钢管，特别是抗腐蚀、抗挤毁、既
案例信息表：
案例名称 无缝钢管的热处理生产 本案例适合中职、高职、职业本科等院校金属材料及热处理技术+材料成型与控制技术 适用说明 专业，在金属材料及热处理或相似的综合性课程教学中使用，更适合在无缝钢管热处 理职工培训中使用。 本案例来源于调研企业——近两年新建的某大型无缝钢管厂热处理生产线的实际生产 过程，该热处理生产线主要针对石油油井管、专用管及高压锅炉管的热处理生产，采 用成熟可靠的先进工艺设备（热处理炉选用工艺成熟的步进梁式加热炉,，高压锅炉管 案例背景 热处理线采用保护气氛下贯通式连续辊底式炉，先进的双向链式冷床，引进“液压快 开式”六辊矫直机，引进管体超声波探伤设备等），采用新的淬火技术和装备（外淋 内喷水淬装置），可进行淬火+回火（调质处理），回火热处理，正火热处理和成品部 分质量检验，能充分保证产品的质量。 金属热处理基础理论知识； 案例所涉及 无缝钢管热处理的产品标准要求； 的知识点 品种质量——钢种质量要求、钢种生产工艺路线；
无缝钢管的热处理生产
1. 背景介绍
某大型无缝钢管厂，采用热连轧无缝钢管生产线，配套热处理生产线生 产各类品种钢管的高端产品，生产线功能多，适应多品种要求，生产灵活性 高。有油井管专用管热处理线两条，年处理量共计 16 万吨，拥有步进梁式热 处理淬火加热炉，外淋内喷水淬装置、回火炉、热矫直机、双向链式冷床， 直度检测、硬度检验装置、超声波探伤、管端电磁探伤、测长称重喷印装 置、手动砂轮机、手动超声探伤装置等，可进行淬火+回火（调质处理） ，回 火热处理，正火热处理和成品部分质量检验；高压锅炉管热处理线 1 条，年 处理量 4 万吨，拥有 2 座还原性保护气氛下贯通式连续辊底式炉，可进行高 压锅炉管的正火、回火热处理。 热处理后生产出各类品种合格的钢管热处理成品：包括石油油管，石油 套管，合金结构管，管线管，船舶管，石油裂化管，流体管，中低压锅炉 管，高压锅炉管。
抗腐蚀又抗挤毁和超高强度的非 API 石油专用管，可满足用户要求，提高经 济效益。 钢管热处理和其他钢材的热处理一样分为三类，即为了满足产品使用性 能要求的最终热处理，按用户和标准要求的以热处理状态交货的热处理，及 钢管制造过程中的工序间的热处理。 钢管常用的热处理工艺主要有淬火、回 火、正火、淬火+回火（调质处理）及退火等。 (一) 石油专用管的热处理
随着石油天然气钻探与开采和地质钻探的发展，对不同口径的高屈服强 度、高韧性无缝钢管的需求量迅速增长。油气井套管和油管承受的轴向拉力 和各类挤压力随井深的增加而增大，对套管和油管的强度与韧性的要求相应 提高，按照 API 标准，对套管、油管的力学性能提出了很高的要求。 石油套管和油管在下井和服役过程中要承受内压、外压、弯曲、旋转、 磨损、腐蚀等苛刻条件，因此对于钢管性能(包括机械性能、抗挤毁、内屈 服、抗腐蚀和其它使用性能)有着很高的可靠性要求。特别是近年来深井、超 深井、深海以及含硫化氢、二氧化碳等复杂地质油气田的勘探开采，对于 N80 和 P110 钢级以上高钢级产品的需求越来越普遍，而这些钢级按照标准规 定必须进行全长热处理。石油专用管中的套管、油管、钻杆、管线管等，根 据钢级的高低则相应采用正火、正火加回火、淬火加回火的工艺。 石油管的热处理大多采用连续自动的方式生产，热处理工序在石油套管 的整个生产过程中属于“特殊工序” ，因为钢管热处理后的性能控制只能通过 控制热处理工艺参数间接实现，且只能抽检而不能 100％验证热处理后产品性 能。严格控制热处理生产过程的各个相关因素是保证钢管性能稳定可靠的关 键。通过采取有效措施，从热处理生产线的性能特点、维护和使用、热处理 工艺和质量管理、生产人员管理等方面进行严格控制，确保了产品性能可 靠，得到用户充分认可。鉴于热处理工序的重要性和特殊性，石油油、套管 的制造厂必须对工序进行细致控制和确认，才能保证钢管性能的可靠和稳
CL0104-无缝钢管的热处理生产
案例简要说明:依据国家职业标准和金属材料及热处理技术、材料成型与控制 技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无 关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标 所要求知识和技能的教学案例。该案例是轧钢生产中有关无缝钢管生产及热 处理工艺的案例，涉及了无缝钢管生产工艺及钢材热处理工艺知识点和岗位 技能，与本专业轧钢生产课程无缝钢管生产及金属材料与热处理课程热处理 单元的教学目标相对应。
钢管基本热处理方法的种类、基本原理及其工艺； 热处理加热炉加热工艺； 案例所涉及 的技能点 案例工作任 务的分解 无缝钢管热处理工序设备操作要点；能根据设备、原材料，选择工艺路线；能根据热 处理曲线制定常规钢种热处理工艺制度； 热处理工艺路线选择； 淬火、回火、正火工艺制度选择及加热温度、保温时间、冷却方式等工艺参数的确 定； 热处理淬火炉、回火炉加热温度、加热时间、加热速度的调整操作； 淬火槽、冷床、矫直机、定径机的操作； 热处理钢管检验； (1)掌Leabharlann Baidu钢管基本热处理方法的种类、基本原理及其工艺、目的； (2)了解无缝钢管热处理的产品标准要求（品种规格标准、技术条件、验收规则和试验 方法、包装标志要求）； (3)掌握无缝钢管热处理工序设备操作要点； 教学目标 (4)学习综合考虑无缝钢管品种质量保证的措施，能根据设备、原材料，选择工艺路 线； (5)能按照钢管性能的要求，选择采用合适的热处理方法，并能根据热处理曲线制定常 规钢种热处理工艺制度； (6)全面复习所学知识，并将知识转化为能力。 案例建议的 教学时间 案例的操作 现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。 演示 通过案例教学可以使学生对复杂的热处理生产线有感性认识，较快实现将知识转化为 能分析原因开发新品种生产，能制定不同钢级钢管热处理生产操作要点的能力。 案例点评 本案例可迁移为其它钢材的热处理教学，通过本案例学习，具有其它钢材热处理的能 力。 12~16 学时