Q125钢级SEW石油套管的热处理工艺

通过中碳低合金的思路设计了Q125钢级SEW石油套管用钢,同时研究了调质热处理工艺对其组织和力学性能的影响。结果表明:采用880℃淬火+540℃回火调质处理后,SEW Q125石油套管具有更好的强韧性配合,屈服强度975 MPa,抗拉强度1030 MPa,伸长率23%,0℃母材纵向冲击功不低于150 J,母材横向冲击功不低于120 J,焊缝冲击功不低于100 J,抗外压挤毁值高于标准要求30%,沟槽腐蚀性能不敏感,具有良好综合力学性能和耐蚀性。据此提出的推荐热处理工艺制度,在工业试制中应用,各项性能指标均达到API 5CT的要求。     

热处理工艺对Q125级石油套管钢组织和性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)研究了热处理工艺对Q125级ERW石油套管用钢中组织和性能的影响。结果表明,实验钢采用870℃淬火+500℃回火调质处理后,其组织为典型的回火索氏体,组织内含有100～150 nm的细化马氏体板条,板条内部存在两类亚结构,一类是对提升韧性有利的位错胞状亚结构,另一类是对强度贡献较大的高密度、相互缠结的位错亚结构;在此工艺条件下,使得Q125石油套管钢的屈服强度为950 MPa,抗拉强度985 MPa,伸长率为18%,0℃冲击功为58 J,具备良好的综合力学性能,满足API的标准对钢板的要求。     

调质型低碳Q125级ERW石油套管钢的组织与性能

通过低碳微合金化的思路设计了Q125级ERW石油套管钢的成分,同时研究了调质热处理工艺对其组织和性能的影响。结果表明,采用920℃淬火+500℃回火调质处理后,Q125石油套管钢的屈服强度为975 MPa,抗拉强度990 MPa,伸长率为14.8%,0℃冲击功为43 J,具有良好综合力学性能和耐蚀性。通过电子背散射衍射(EBSD)分析发现,调质后以大角度晶界为边界的平均晶粒尺寸得到明显细化;扫描电镜及透射电镜分析显示,试验钢的组织为典型的回火索氏体,内含有50～160 nm残留的马氏体/贝氏体板条,且板条呈平束状或交错排列,板条内部存在对强度贡献较大的相互缠结的高密度位错亚结构。     

新型SEW-80TT高抗挤套管的性能试验研究

从显微组织、残余应力、拉伸和冲击性能、外压挤毁性能、沟槽腐蚀性能等方面,分析研究了采用SEW(高频焊接+热张力减径)工艺开发的SEW-80TT高抗挤套管的性能。结果表明:SEW-80TT高抗挤套管的抗挤强度超过Q/SY1394—2011标准中HC2等级要求的12.4%,比APITR5C3—2008标准要求的高41.6%,残余应力小于100MPa;屈服强度大于685MPa;母材和焊缝冲击功分别大于126J和118J,且焊缝沟槽腐蚀不敏感。SEW-80TT高抗挤套管具有良好的抗挤毁性能和综合力学性能。     

页岩气井用高性能SEW Q125套管研制

针对我国页岩气开采对油套管性能的特殊要求,设计优化了 Cr-Mo-V系卷板的化学成分,采用"高频电阻焊+热张力减径+全管体调质热处理"生产工艺研制出Φ139.7 mm×12.7 mm规格Q125钢级SEW套管产品。检测分析试制套管的几何尺寸、力学性能、抗挤强度等。结果表明:试制套管的几何尺寸精度高,椭圆度≤0.5%,壁厚不均度≤5%;管材的强韧性匹配好,屈服强度≥862 MPa,抗拉强度≥931 MPa,0℃下焊缝冲击功≥60 J;抗内压和抗挤毁性能优异,能够满足页岩气开采用套管安全服役要求。     

SEW石油套管的开发

采用高频电阻焊、热张力减径及整管热处理工艺开发了J55、N80Q及P110钢级SEW石油套管,对开发的SEW石油套管进行了力学性能和抗腐蚀性能测试.结果表明：同石油套管用无缝钢管相比,SEW石油套管在尺寸精度、残余应力及抗外压挤毁强度方面具有较大的优势;采用SEW工艺,较好地解决了焊缝冲击韧性低及抗腐蚀性能差的问题.分析认为：在钢级和规格一定的情况下,采用SEW石油套管可解决选用石油套管用无缝钢管带来的抗挤强度不足问题,满足油田用户的需求.     

回火温度对一种新型石油套管钢力学性能的影响

对一种新型石油套管钢的热处理工艺进行了研究。通过组织观察和力学性能测试等手段,发现其最优的热处理制度为:920℃×60 min水淬+590~610℃×120 min(水冷)回火的调质热处理工艺。经调质处理后,获得均匀稳定的回火索氏体组织,断口呈韧性断裂,具有较好的综合力学性能,抗拉强度可达882~916 MPa,屈服强度可达798~813 MPa,硬度可达26.2~27.8 HRC,冲击功53~83 J,伸长率可达21%~22%。     

Q125钢级高强度石油套管的试制生产

介绍了按API Spec 5CT—2011标准PSL-2类要求生产的Q125钢级高强度石油套管的试制过程:以Mn-Cr-Mo中碳钢为基础,通过合理的成分设计,使合金元素总含量≤2.5%;采用电炉→精炼→真空脱气→连铸工艺生产连铸圆管坯;在斜轧穿孔、PQF连轧工序,保证产品在奥氏体区实现高温大变形;采用(920±10)℃淬火、保温时间17 min,(620±10)℃回火、保温时间35 min热处理制度。检验结果表明:试生产的Φ127 mm×9.19 mm规格Q125钢级高强度石油套管的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击功(包括统计冲击功)均符合API Spec 5CT—2011标准对PSL-2类Q125钢级的要求。     

一种低温铸钢材料的研制

针对API 8C对石油钻机提升设备的性能要求,设计了一种含Cr、Ni、Mo的低合金低温铸钢。结果表明,通过铸造过程质量控制和不同的热处理工艺措施,得出该钢经900℃淬火及650℃回火热处理后,组织为典型的回火索氏体,-20℃冲击功达到了90 J,-45℃冲击功达到了48 J。在此条件下,该钢表现出优良的室温力学性能和较高的低温冲击韧度,达到石油钻机提升设备要求的材质性能。     

淬火工艺对大口径石油套管组织与性能的影响

对热轧25MnV钢石油套管进行了不同工艺的淬火热处理试验,通过组织观察和力学性能测试等手段,对比研究了直接淬水冷却至室温和水-空-水交替淬火两种工艺对合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:水-空-水交替淬火可有效减缓石油套管的淬火内应力,所得马氏体+下贝氏体的复相组织可降低淬火裂纹产生和扩展的趋势,提高了石油套管的使用安全性。经590℃×65 min回火后,套管的抗拉强度达到932 MPa,屈服强度为870 MPa,横向冲击功高达55 J,综合力学性能远远超过当前的调质态套管,分析认为这归功于复相组织中微细孪晶马氏体的减少以及部分下贝氏体和少量残留奥氏体等二次析出相的综合作用。     

Q345R和S30408异种钢焊接接头组织与性能分析

异种钢焊接在各工程领域中应用广泛,但由于异种钢在冶金相容性、物理和化学性能方面差异较大,接头组织不均匀,力学性能较差,因此有必要研究其组织及性能。选用A302焊条,采用焊条电弧焊(SMAW)对Q345R和S30408异种钢进行焊接,并进行焊后热处理,利用微观金相组织观察,冲击、弯曲及拉伸等力学测试分析焊接接头的组织和力学性能。实验结果表明:Q345R和S30408异种钢焊接接头具有优良的力学性能,抗拉强度达到569 MPa以上,-20℃低温平均冲击功达到48 J以上,材料最佳热处理温度为550℃。     

回火温度对深井石油套管用钢组织性能的影响

借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机等设备研究了920℃淬火后回火温度对某深井石油套管钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢在500～600℃回火得到回火索氏体,具有较高的强塑性与韧性,强塑积的波动范围为20.5～22.1 GPa·%,冲击吸收能量波动范围为94.6～100.3 J;当回火温度为550℃时,深井油套管试验钢具有最佳的综合力学性能,此时抗拉强度为978 MPa,屈服强度为935 MPa,强塑积为22.1 GPa·%,冲击吸收能量为100.3 J。     

热处理工艺对精密铸造Grade 14Q钢卡箍力学性能和显微组织的影响

低碳低合金Grade 14Q钢卡箍采用精密铸造法生产,经热处理后力学性能需达到:Re≥345 MPa,A≥7%,Kv(-30℃)≥27 J。热处理工艺试验表明,能使该卡箍达到以上力学性能要求的热处理工艺为880℃正火,然后860℃油淬和610℃回火。     

轧后控冷对厚壁热轧H型钢力学性能的影响

对比分析了不同轧后控冷工艺对厚壁热轧H型钢产品力学性能的影响。结果表明,对于翼缘厚度为50 mm的热轧H型钢,采用轧后控冷工艺,其屈服强度可达397 MPa,抗拉强度可达543 MPa,断后伸长率为29.5%,0 ℃冲击功均值为132 J;实际生产中,控冷段轧件表面冷速不低于54 ℃/s,出控冷段时轧件表面温度不高于590 ℃,既能获得优良的力学性能,又能满足组产经济性的要求。     

高铁车轴用34CrNiMo6钢的热处理工艺

对高铁车轴用34CrNiMo6钢的热处理工艺进行了试验研究。结果表明,34CrNiMo6钢试样经850℃油淬、680℃回火后,其抗拉强度为829.7 MPa,屈服强度为730.0 MPa,断后伸长率为23.3%,达到高铁车轴要求的力学性能指标,且常温冲击吸收能量为141.7 J,-20℃冲击吸收能量为128.3 J,-40℃冲击吸收能量为121.3 J。     

液压支架结构用Q550低合金高强度钢常温下的焊接

对液压支架用Q550低合金高强度钢常温下焊接工艺进行了研究.进行了焊接接头的拉伸、弯曲、低温冲击试验,并对其冲击断口及显微组织进行了观察.结果表明,采用低氢型渣系的低合金高强钢药芯焊丝PK-YJ707A焊接后,焊接接头的屈服强度于母材等强度;冲击吸收功Akv值在-20℃时达到107J,在-40℃时达到80J;焊接接头弯曲后无裂纹或裂纹小于3mm.力学性能均符合Q550低合金高强度钢的要求.表明合理的焊接工艺、合适的焊接材料可以取消焊前预热.     

一种石油天然气开采用80钢级膨胀管的性能研究

从显微组织、硬度、残余应力、力学性能、外压与内压失效性能等方面,分析了利用SEW工艺研发的80钢级膨胀管的综合性能。结果表明:开发的80钢级膨胀管的显微组织为铁素体+回火索氏体;经膨胀率为16.50%的膨胀变形后,管材的屈服强度为640~650 MPa,抗拉强度为725~735 MPa,伸长率为18.5%~20.5%,焊缝横向(1/2尺寸,0℃)冲击功达到56~60 J,抗外压挤毁强度超API RP 5C3标准要求值18%,静水压强度超API Spec 5CT标准要求值88%,综合力学性能良好。     

C含量和热处理对中锰耐磨钢组织与性能的影响

对不同C含量和热处理工艺处理的中锰耐磨钢的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,C含量增加,中锰耐磨钢的硬度增大,冲击韧度减小。经850℃淬火+400℃回火的中锰耐磨钢冲击韧度很差,冲击功最高仅为8.3 J;采用850℃淬火+600℃回火的钢冲击功达到19.8 J,洛氏硬度偏低,最高为35.42 HRC;经850℃淬火+200℃回火的钢冲击功为14.3 J,洛氏硬度达到49.78 HRC,综合力学性能最好。     

衬板用超高强度空冷贝-马复相铸钢的热处理工艺优化

利用正交试验、力学性能测试及组织观察对自行设计的圆锥破碎机衬板用超高强度空冷贝-马复相铸钢的热处理工艺进行了优化。结果表明:回火温度对试验钢的强度影响最大,保温时间对试验钢的无口冲击吸收能量影响最大。试验钢的最佳热处理工艺为:900℃×1.5 h空冷+300℃×2 h回火。最佳热处理工艺下,试验钢的组织为:51.7%下贝氏体+43.4%马氏体+4.9%残留奥氏体,具有较优的综合力学性能,抗拉强度1683 MPa,规定非比例延伸强度1490 MPa、硬度51.3 HRC,无口冲击吸收能量151.4 J。     

内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂成功生产出Q125-1钢级页岩气用石油套管

正2016年3月,内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂(简称包钢无缝钢管厂)首单80 t Q125-1钢级页岩气用石油套管顺利生产完毕。经检验,该Q125-1钢级页岩气用石油套管的各项性能优异。Q125横截面硬度均匀性是尤为关键的技术指标。为了实现产品硬度值一次性满足技术要求,包钢无缝钢管厂通过调整热处理设备、优化工艺制度,精确调整热处理温度