一種無縫鋼管熱處理工藝的製作方法

2023-06-12 08:34:06

本發明涉及無縫鋼管制造領域，具體涉及一種無縫鋼管熱處理工藝。

背景技術：

無縫鋼管熱處理工藝是將無縫鋼管工件加熱到一定溫度保溫一段時間，然後使它慢慢冷卻。無縫鋼管熱處理是將鋼管加熱到發生相變或部分相變的溫度，經由保溫後緩慢冷卻的熱處理方法。熱處理的目的是為了降低硬度、提高塑性、改善加工性能；消除內應力、穩定鋼管尺寸、放置變形和開裂；細化晶粒、改善組織、提高無縫鋼管的力學性能。

目前無縫鋼管在進行熱處理時，在經過正常的保溫後，只要通過關閉熱處理爐的加熱燒嘴，不再供熱，鋼管熱隨熱處理爐自由溫降進行完全或等溫退火。在此過程中，溫降過程為不可控過程。

由於無縫鋼管普遍長度較長，約4～12m；因此，整個無縫鋼管必將存在嚴重溫度差異，由此帶來的後果如下：

(1)無縫鋼管因溫差產生的應力而變彎；

(2)整管的力學性能差異較大。

由於一般採用的熱處理工藝的鋼管時間足夠長，所以雖然整個無縫鋼管力學性質差異較大，但均可滿足用戶要求，故未受足夠重視。隨著用戶對產品要求的提高，此種存在兩端差異的鋼管已難以滿足用戶的要求。並且溫差產生的應力致使的彎曲可採用矯直的方式進行，但是，鋼管管端無法矯直和部分無縫鋼管沒有合適的矯直機，導致產品成材率下降甚至因無法完成矯直而不能成為成品。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種無縫鋼管熱處理工藝，該種熱處理工藝能增強無縫鋼管性能的穩定性，同時避免了無縫鋼管因熱處理產生的彎曲、力學性能不均勻而無法矯直糾正等現象。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：

一種無縫鋼管熱處理工藝，按照以下步驟進行：

(1)退火：將半成品的無縫鋼管輸送至馬弗爐中進行退火處理，退火溫度為520-560℃，退火保溫時間為40-60min；

(2)淬火：將退火後的無縫鋼管輸送至淬火爐中進行淬火處理，分為加熱一段、加熱二段以及均熱段；

(3)淬火液澆浸：淬火完畢後出淬火爐浸入溫度為15-25℃的淬火液，淬火時間為45-55s；

(4)回火：最後將無縫鋼管輸送到回火爐中進行回火處理，回火結束後出爐空冷至室溫即可。

進一步地，在步驟(1)中，在退火處理前，先對退火爐進行預熱，預熱溫度為480-520℃。

進一步地，在步驟(2)中，所述淬火處理中加熱一段的溫度為780-820℃，保持時間為20-30min。

進一步地，在步驟(2)中，所述淬火處理中加熱二段的溫度為840-880℃，保持時間為30-40min。

進一步地，在步驟(2)中，所述淬火處理中均熱段的溫度為790-830℃，保持時間為25-35min。

優選地，在步驟(3)中，所述淬火液採用等溫分級淬火油。

進一步地，在步驟(4)中，所述回火處理步驟是先將鑽杆管體工件升溫至580-620℃，保溫30-40min，之後降溫至360-420℃，保溫20-30min。

作為本發明的一種優化方案，所述無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.21～0.45％、si0.16～0.32％、mn0.48～0.72％、ni0.37～0.53％、s0.01～0.03％、p0.01～0.03％，餘量為fe和不可避免的雜質。

進一步地，所述無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.43％、si0.24％、mn0.60％、ni0.60％、s0.02％、p0.02％，餘量為fe和不可避免的雜質。

本發明具有如下的有益效果：

(1)本發明消除了因普通熱處理工藝致使無縫鋼管兩端性能存在的差異，增強了整個無縫鋼管性能的穩定性，同時也避免了無縫鋼管因熱處理產生的彎曲、力學性能不均勻而無法矯直糾正的現象；

(2)採用上述的無縫鋼管及其熱處理工藝，能使得成品無縫鋼管內部結構晶粒均勻，表面裂紋小，各種晶體分布合理，整體性能良好，熱處理後的最終鋼管性能波動範圍小，與普通調質熱處理相比，該種無縫鋼管性能指標集中度高，性能穩定，同一鋼級的熱處理性能：該種無縫鋼管屈服強度波動範圍可≤60mpa，鋼管性能合格率可達99％以上。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。

實施例1

一種無縫鋼管熱處理工藝，按照以下步驟進行：

(1)退火：先將鑄型後的半成品無縫鋼管輸送至馬弗爐中進行退火處理，在退火處理前，先對退火爐進行預熱，預熱溫度設定為480℃，退火溫度控制在520℃，退火保溫時間設定為40min；

上述的無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.21％、si0.16％、mn0.48％、ni0.37％、s0.01％、p0.01％，餘量為fe和不可避免的雜質，其中，不可避免的雜質的含量控制在≤0.05％；

(2)淬火：再將退火後的無縫鋼管輸送至淬火爐中進行淬火處理，分為以下三個階段：

加熱一段的溫度為780℃，保持時間為20min；

加熱二段的溫度為840℃，保持時間為30min；

均熱段的溫度為790℃，保持時間為25min；

(3)淬火液澆浸：淬火完畢後出淬火爐浸入溫度為15℃的等溫分級淬火油中，淬火時間設定為45s；

(4)回火：最後將無縫鋼管輸送到回火爐中進行回火處理，具體是先將無縫鋼管升溫至580℃，保溫30min，之後降溫至360℃，保溫20min，回火結束後出爐空冷至室溫即完成本發明的無縫鋼管熱處理工藝。

實施例2

一種無縫鋼管熱處理工藝，按照以下步驟進行：

(1)退火：先將鑄型後的半成品無縫鋼管輸送至馬弗爐中進行退火處理，在退火處理前，先對退火爐進行預熱，預熱溫度設定為490℃，退火溫度控制在530℃，退火保溫時間設定為45min；

上述的無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.25％、si0.20％、mn0.52％、ni0.42％、s0.015％、p0.015％，餘量為fe和不可避免的雜質，其中，不可避免的雜質的含量控制在≤0.05％；

(2)淬火：再將退火後的無縫鋼管輸送至淬火爐中進行淬火處理，分為以下三個階段：

加熱一段的溫度為7890℃，保持時間為22min；

加熱二段的溫度為850℃，保持時間為32min；

均熱段的溫度為800℃，保持時間為28min；

(3)淬火液澆浸：淬火完畢後出淬火爐浸入溫度為18℃的等溫分級淬火油中，淬火時間設定為48s；

(4)回火：最後將無縫鋼管輸送到回火爐中進行回火處理，具體是先將無縫鋼管升溫至590℃，保溫32min，之後降溫至370℃，保溫22min，回火結束後出爐空冷至室溫即完成本發明的無縫鋼管熱處理工藝。

實施例3

一種無縫鋼管熱處理工藝，按照以下步驟進行：

(1)退火：先將鑄型後的半成品無縫鋼管輸送至馬弗爐中進行退火處理，在退火處理前，先對退火爐進行預熱，預熱溫度設定為500℃，退火溫度控制在540℃，退火保溫時間設定為50min；

上述的無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.43％、si0.24％、mn0.60％、ni0.60％、s0.02％、p0.02％，餘量為fe和不可避免的雜質，其中，不可避免的雜質的含量控制在≤0.05％；

(2)淬火：再將退火後的無縫鋼管輸送至淬火爐中進行淬火處理，分為以下三個階段：

加熱一段的溫度為80℃，保持時間為25min；

加熱二段的溫度為860℃，保持時間為35min；

均熱段的溫度為810℃，保持時間為30min；

(3)淬火液澆浸：淬火完畢後出淬火爐浸入溫度為20℃的等溫分級淬火油中，淬火時間設定為50s；

(4)回火：最後將無縫鋼管輸送到回火爐中進行回火處理，具體是先將無縫鋼管升溫至600℃，保溫35min，之後降溫至390℃，保溫25min，回火結束後出爐空冷至室溫即完成本發明的無縫鋼管熱處理工藝。

實施例4

一種無縫鋼管熱處理工藝，按照以下步驟進行：

(1)退火：先將鑄型後的半成品無縫鋼管輸送至馬弗爐中進行退火處理，在退火處理前，先對退火爐進行預熱，預熱溫度設定為510℃，退火溫度控制在550℃，退火保溫時間設定為55min；

上述的無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.40％、si0.28％、mn0.68％、ni0.47％、s0.025％、p0.025％，餘量為fe和不可避免的雜質，其中，不可避免的雜質的含量控制在≤0.05％；

(2)淬火：再將退火後的無縫鋼管輸送至淬火爐中進行淬火處理，分為以下三個階段：

加熱一段的溫度為810℃，保持時間為28min；

加熱二段的溫度為870℃，保持時間為38min；

均熱段的溫度為820℃，保持時間為32min；

(3)淬火液澆浸：淬火完畢後出淬火爐浸入溫度為22℃的等溫分級淬火油中，淬火時間設定為52s；

(4)回火：最後將無縫鋼管輸送到回火爐中進行回火處理，具體是先將無縫鋼管升溫至610℃，保溫38min，之後降溫至410℃，保溫28min，回火結束後出爐空冷至室溫即完成本發明的無縫鋼管熱處理工藝。

實施例5

一種無縫鋼管熱處理工藝，按照以下步驟進行：

(1)退火：先將鑄型後的半成品無縫鋼管輸送至馬弗爐中進行退火處理，在退火處理前，先對退火爐進行預熱，預熱溫度設定為520℃，退火溫度控制在560℃，退火保溫時間設定為60min；

上述的無縫鋼管按重量百分比計包括以下化學成分：c0.45％、si0.32％、mn0.72％、ni0.53％、s0.03％、p0.03％，餘量為fe和不可避免的雜質，其中，不可避免的雜質的含量控制在≤0.05％；

(5)淬火：再將退火後的無縫鋼管輸送至淬火爐中進行淬火處理，分為以下三個階段：

加熱一段的溫度為820℃，保持時間為30min；

加熱二段的溫度為880℃，保持時間為40min；

均熱段的溫度為830℃，保持時間為35min；

(3)淬火液澆浸：淬火完畢後出淬火爐浸入溫度為25℃的等溫分級淬火油中，淬火時間設定為55s；

(4)回火：最後將無縫鋼管輸送到回火爐中進行回火處理，具體是先將無縫鋼管升溫至620℃，保溫40min，之後降溫至420℃，保溫30min，回火結束後出爐空冷至室溫即完成本發明的無縫鋼管熱處理工藝。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。