專利名稱：：一種高強高韌性鋼管熱處理的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種無縫鋼管的熱處理方法，特別是一種高強高韌性鋼管熱處理的方法。
背景技術：
：隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油井管的下井深度越來越深，鋼級強度越來越高。在很多復雜工況條件下服役的油井管，要求鋼管有較高的強度、韌性，還要有較好的耐腐蝕、耐低溫、抗擠毀等各種苛刻條件，這樣對鋼管的綜合性能提出了更高的要求。當今高強高韌性鋼管主流發(fā)展方向，普遍采用以下幾點工藝技術控制要點(超)高純凈鋼冶煉，盡量控制低的S、P、五害、氣體、夾雜物等含量；低碳低合金化設計，嚴格控制合金成分精度范圍；控制軋制與控制冷卻，優(yōu)化軋制工藝，細化軋態(tài)鋼管的組織和晶粒度；熱處理采用淬火十回火的調質熱處理工藝，改進淬火、回火設備，提高淬火冷卻效果，改善管材回火組織均勻性，優(yōu)化熱處理工藝。對于高強度高韌性無縫鋼管，普遍采用調質熱處理工藝，來提高鋼管的強度和韌性。但在調質處理過程中常常遇到這樣的問題，為了提高材料的強度，必須降低回火溫度或者縮短回火保溫時間，這樣材料的韌性就會下降。而如果為了或者更好的韌性，必須提高回火溫度或者延長回火時間，這樣鋼材的強度就會降低。通過淬火固溶來提高強度，通過回火析出來改善韌性，由于強度和韌性的矛盾關系，改善調質鋼的強韌性匹配，是高強高韌性鋼管開發(fā)過程中要面對的主要難題。在調質鋼的熱處理過程中還要面對的另外一個問題，就是晶粒度的控3制，為了提高鋼材的強度，必須保證奧氏體化后合金元素充分的固溶，這樣的途徑有兩種延長奧氏體化時間或者提高奧氏體化溫度，但這容易造成晶粒度的長大。如果為了獲得細小的晶粒改善韌性，降低奧氏體化溫度或者縮短奧氏體化時間，但是可能造成合金元素固溶不充分而降低材料強度。在熱處理過程中，為了獲得較好的強度和韌性，希望即要合金元素充分的固溶，又不能造成晶粒過于長大。以便于通過后續(xù)回火處理以后得到較好的強度和韌性。
發(fā)明內容本發(fā)明是鑒于上述技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高強高韌性鋼管熱處理的方法，以利于達到目的之一，使鋼管的屈服強度達10681200MPa，抗拉強度達11321300MPa，目的之二，夏比V型(TC橫向沖擊功100150焦耳，縱向沖擊功150200焦耳，平均晶粒度910級。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種高強高韌性鋼管熱處理的方法，該方法包括有以下步驟①在對熱軋態(tài)鋼管進行調質熱處理前進行高溫回火預處理，預處理保溫溫度為650。C68(TC，保溫時間為3060分鐘，預處理完成以后空冷至室溫；②回火預處理完成后，將鋼管加熱至完全奧氏體化溫度AC3以上15。C3(TC，奧氏體化保溫時間為1530分鐘，出爐后水冷淬火；③淬火后的鋼管再入回火爐保溫處理，回火溫度為560°C650°C，保溫時間為4590分鐘，然后出爐空冷至室溫；④經(jīng)熱處理步驟③后最終鋼管達到性能屈服強度10681200MPa，抗拉強度11321300MPa;夏比V型0"橫向沖擊功100150焦耳，縱向沖擊功150200焦耳；平均晶粒度910級。本發(fā)明的效果是經(jīng)過該熱處理后的最終鋼管內外表面質量良好，鋼管成材率高；鋼管橫截面的四象限內中外性能均勻穩(wěn)定，鋼管整體直度較好，殘余應力低；與普通調質熱處理相比，晶粒度更加細化，強度和韌性都得到了提高。具體實施例方式下面，結合實施例對本發(fā)明的高強高韌性鋼管熱處理的方法加以詳細說明。本發(fā)明的高強高韌性鋼管熱處理的方法，該方法包括有以下步驟①在對熱軋態(tài)鋼管進行調質熱處理前的高溫回火預處理，預處理保溫溫度為650°C680°C，保溫時間為3060分鐘，預處理完成以后空冷至室溫；②回火預處理完成后將鋼管加熱至完全奧氏體化溫度AC3以上15。C3(TC，奧氏體化保溫時間為1530分鐘，出爐后水冷淬火。③淬火后的鋼管再入回火爐保溫處理，回火溫度為56(TC65(TC，保溫時間為4590分鐘，然后出爐空冷至室溫。④經(jīng)熱處理后最終鋼管達到性能屈服強度10681200MPa，抗拉強度11321300MPa;夏比V型O'C橫向沖擊功100150焦耳，縱向沖擊功150200焦耳；平均晶粒度910級。本發(fā)明的高強高韌性鋼管中化學組成以質量％計，含有C:0.16%0.35%、Si:0.10%0.50%、Mn:0.15%1.45%、P:0.001%0.010%、S:0.0001%0.003%、Ni:0.15%1.45%、Cr:0.25%1.50%、Mo:0.15%1.25。％、V:0.01%0.20%、Nb:0.01%0.08%。所述鋼管化學組成中，以質量％計，還可以含有選自W:0.01%0.85%，B:0.001%0.005%，Ti:0.001%0.08%，Al:0.005%0.06%。5所述鋼管化學組成中，以質量％計還含有0:0.0001%0.004%，N:0.001%0.012%，H:0.0001%0.005%。所述鋼管化學組成中，以質量％計還可以含有Ca:0.0005%0.0050%。經(jīng)過電爐煉鋼，精煉，真空脫氣，連鑄，鑄坯加熱，穿孔，連軋，定徑，冷卻后，得熱軋態(tài)鋼管。采用本發(fā)明的熱處理方法對熱軋態(tài)鋼管進行熱處理1、先將熱軋態(tài)的鋼管進行一次高溫回火預處理，預處理保溫溫度675°C，保溫時間45分鐘，預處理完成以后空冷至室溫。2、預處理后的鋼管加熱到87(TC奧氏體化，經(jīng)測得本鋼鐵材料的AC3溫度855'C，故選取87(TC奧氏體化，然后保溫20分鐘，出爐后水冷淬火。3、淬火后的鋼管再入回火爐保溫處理，回火溫度62(TC，保溫60分鐘，然后出爐空冷至室溫。經(jīng)過上述熱處理后的鋼管，檢測其性能達到如下表1所示。若將同樣的熱軋態(tài)鋼管采用常規(guī)調質熱處理，鋼管加熱到90(TC奧氏體化，保溫30分鐘，出爐后水淬。淬火后的鋼管再入回火爐，回火溫度620°C，保溫60分鐘，然后出爐空冷，其性能如表2所示。表1經(jīng)過本發(fā)明熱處理的鋼管性能結果屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)力、、。湖橫向沖擊功(J)(夏比V，0°C)縱向沖擊功(J)(夏比V，0°C)金相組織晶粒度回火索9.51124120839.4118168氏體級6表2采用常規(guī)熱處理的鋼管性能結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對比表1和表2可以看出，采用本發(fā)明的熱處理以后，屈服強度較常規(guī)熱處理提高了50MPa，橫向沖擊功提高了33J，縱向沖擊功提高了60J，晶粒度從8.0級，提高到9.5級，晶粒度得到明顯細化，這也是經(jīng)過本發(fā)明熱處理以后強度和韌性都提高的主要原因。權利要求1、一種高強高韌性鋼管熱處理的方法，該方法包括有以下步驟①在對熱軋態(tài)鋼管進行調質熱處理前進行高溫回火預處理，預處理保溫溫度為650℃～680℃，保溫時間為30～60分鐘，預處理完成以后空冷至室溫；②回火預處理完成后，將鋼管加熱至完全奧氏體化溫度AC3以上15℃～30℃，奧氏體化保溫時間為15～30分鐘，出爐后水冷淬火；③淬火后的鋼管再入回火爐保溫處理，回火溫度為560℃～650℃，保溫時間為45～90分鐘，然后出爐空冷至室溫；④經(jīng)熱處理步驟③后最終鋼管達到性能屈服強度1068～1200MPa，抗拉強度1132～1300MPa；夏比V型0℃橫向沖擊功100～150焦耳，縱向沖擊功150～200焦耳；平均晶粒度9～10級。全文摘要本發(fā)明提供一種高強高韌性鋼管熱處理的方法，該方法為步驟在對熱軋態(tài)鋼管進行調質熱處理前進行高溫回火預處理，預處理完成以后空冷至室溫；回火預處理完成后，將鋼管加熱至完全奧氏體化溫度，經(jīng)保溫出爐后水冷淬火；淬火后的鋼管再入回火爐保溫處理，然后出爐空冷至室溫；經(jīng)熱處理后最終鋼管達到性能屈服強度、抗拉強度、夏比V型0℃橫向沖擊功及縱向沖擊功等指標明顯提高；平均晶粒度9～10級。本發(fā)明的效果是經(jīng)過該熱處理后的最終鋼管內外表面質量良好，鋼管成材率高；鋼管橫截面的四象限內中外性能均勻穩(wěn)定，鋼管整體直度較好，殘余應力低；與普通調質熱處理相比，晶粒度更加細化，強度和韌性都得到了提高。文檔編號C21D9/08GK101660036SQ200910070448公開日2010年3月3日申請日期2009年9月16日優(yōu)先權日2009年9月16日發(fā)明者周家祥,宗衛(wèi)兵,張傳友,勇江申請人:天津鋼管集團股份有限公司