一种超高强度高韧性钻杆管体及其热处理工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102268609A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102268609A(43)申请公布日2011.12.07(21)申请号201110227886.X(51)Int.Cl.(22)申请日2011.08.10C22C38/46(2006.01)C21D9/08(2006.01)(71)申请人上海海隆石油管材研究所地址200949上海市宝山区宝山工业园区罗东路1825号(72)发明人袁鹏斌欧阳志英舒志强余世杰(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人胡红芳权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种超高强度高韧性钻杆管体及其热处理工艺(57)摘要本发明涉及一种超高强度高韧性钻杆管体及其热处理工艺，所述钻杆管体包括如下重量百分比的成分：C0.20～0.28%，Mn0.50～0.6%，P≤0.010%，S≤0.005%，V0.1～0.30%，Al≤0.03%，1.5%≤Cr+Mo+Ni≤3%，余量为Fe和痕量元素。所述热处理工艺包括两次淬火和一次回火，其中，第一次淬火是将钻杆管体加热到880～900℃，保温30～60min后出炉，用10～40℃的水喷淋，淬火后管体温度不高于100℃；第二次淬火是将钻杆管体加热到800～870℃，保温15～30min后出炉，用10～40℃的水喷淋，喷淋时间不少于10s；回火是将钻杆管体加热到560-650℃，保温50～80min后出炉，空冷至200～300℃矫直，空冷至室温。采用所述方法热处理后，所述管体机械性能可达到：屈服强度为150～180Ksi（1033～1240MPa），延伸率≥15%，冲击功（纵向，-20℃，3/4尺寸）≥80J。韧脆转变温度-45≤℃。CN102689ACCNN110226860902268616A权利要求书1/1页1.一种超高强度高韧性钻杆管体，其特征在于，所述钻杆管体是由下述重量百分比的成分组成：C0.20～0.28%，Mn0.50～0.6%，P≤0.01%，S≤0.005%，V0.1～0.30%，Al≤0.03%，1.5%≤Cr+Mo+Ni≤3%，余量为Fe和不可去除的痕量元素。2.权利要求1的一种超高强度高韧性钻杆管体的热处理工艺，其特征在于，所述热处理工艺包括两次淬火和一次回火，按如下工艺和步骤进行：（1）首先，进行第一次淬火：将钻杆管体加热到880～920℃，保温30～60min后出炉，用10～40℃的水喷淋，淬火后管体温度不高于100℃；（2）然后，进行第二次淬火：将钻杆管体加热到800～870℃，保温15～30min后出炉，用10～40℃的水喷淋，喷淋时间不少于10s；（3）最后，回火：将钻杆管体加热到560～650℃，保温50～80min后出炉，空冷至200～300℃矫直，空冷至室温。3.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，在所述第一次淬火和所述第二次淬火时，根据不同规格，可以分别调整所述钻杆管体的加厚端和管体处的喷淋量，以使加厚端和管体处的冷却速度基本一致，从而保证加厚端和管体处具有基本一致的淬火组织。4.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，所述第二次淬火后的组织由板条马氏体和铁素体两相组成，其中，板条马氏体含量为70%以上。5.根据权利要求2所述的热处理工艺，其特征在于，步骤（3）回火处理后，所述钻杆管体的晶粒度≥9.0级。2CCNN110226860902268616A说明书1/3页一种超高强度高韧性钻杆管体及其热处理工艺技术领域[0001]本发明涉及一种用于钻井特别是深井及超深井中的超高强度高韧性钻杆管体及其热处理工艺，特别适用于一种165钢级超高强度石油钻杆管体，属于石油天然气钻采技术领域。背景技术[0002]随着钻井技术发展和浅层易开采油气层的逐渐减少，钻井深度在不断增加，我国近几年要钻大量7000～8000m的超深井，我国海洋钻井也逐步走向深海开发。井的深度增加，就要求材料有更高的屈服强度和与之匹配的高韧性，目前常用的符合美国石油学会（API）规定的最高钢级S-135钻杆无法满足其要求，V-150钢级及165钢级等超高强度钻杆是有效的解决方案之一。[0003]试验结果表明，常用钻杆管体如27CrMo如按常规热处理成超高强度时，存在一些问题，首先是冲击韧性低，当其屈服强度为150～180Ksi（1033～1240MPa），冲击功（纵向，-20℃，3/4尺寸）往往只有30～55J左右；二是回火温度低，不利后续的焊缝热处理及内涂层喷涂工序，第三是淬透性略差，在管体整体热处理时难以保证加厚端（30mm左右）的淬透性，从而导致加厚端冲击性能显著下降。发明内容[0004]本发明目的在于提供一种超高强度高韧性钻杆管体及其热处理工艺，能克服现有普通钻杆材料上诉不足之处，热