油井管作為石油勘采工程中的主要器材之一,在石油工業(yè)用鋼的總量中占40%以上。從產(chǎn)量看,低鋼級(jí)油井管,如H40、J55、K55等,供需基本平衡,但高鋼級(jí)尤其是特殊性能油井管還需大量進(jìn)口。從整個(gè)油井管國產(chǎn)化的發(fā)展趨勢來看,國產(chǎn)油井管與國外同類型產(chǎn)品相比還存在著一定的差距,特別在品種、質(zhì)量和科研開發(fā)方面,其差距還比較明顯。因此,在國內(nèi)研制與生產(chǎn)高質(zhì)量、高強(qiáng)度油井管有其重要意義。目前在生產(chǎn)高鋼級(jí)油井管(如N80、P110和Q125)無縫鋼管時(shí),常采用中碳或低碳、高錳以及復(fù)合合金化或微合金化(如加入Cr、Mo、Ni、Cu和V等)結(jié)構(gòu)鋼,如25Mn2、25Mn2V等,再通過調(diào)質(zhì)熱處理來提高油井管的力學(xué)性能,然而如何制定或優(yōu)化熱處理制度,仍是提高油井管性能的重要技術(shù)關(guān)鍵。
試驗(yàn)鋼牌號(hào)為25Mn2V,其具體化學(xué)成分見表1,試驗(yàn)鋼的厚度為10~12mm。25Mn2V鋼采用不同溫度淬火(850、880、910、950、1000、1050℃)+600℃回火的調(diào)質(zhì)處理工藝,在調(diào)質(zhì)處理前先將其加熱到1060℃保溫25min后水淬進(jìn)行固溶處理。
表1 25Mn2V鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
C
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Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
Ni
|
Ti
|
Cu
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0.219
|
0.229
|
1.65
|
0.0032
|
0.0029
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0.041
|
0.032
|
0.068
|
0.054
|
調(diào)質(zhì)處理后的試驗(yàn)鋼管的橫剖面進(jìn)行打磨,利用HRS-150型數(shù)字顯示洛氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測試。在試驗(yàn)鋼管的橫剖面外圈、中間和內(nèi)圈各測試5個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)的距離大于3mm,然后對(duì)所測硬度求平均值。
調(diào)質(zhì)處理后的試驗(yàn)鋼管的橫剖面經(jīng)切割、研磨、拋光及4%硝酸酒精腐蝕后,用奧林巴斯BX51M型金相顯微鏡觀察顯微組織。最后采用JSM-7600F掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)組織的精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。結(jié)果表明:
(1)25Mn2V鋼調(diào)質(zhì)處理淬火溫度為910℃時(shí),力學(xué)性能最高;但當(dāng)淬火溫度達(dá)到950℃時(shí),淬火組織明顯粗化,力學(xué)性能反而下降。
(2)25Mn2V鋼調(diào)質(zhì)處理時(shí)合理的淬火工藝為:加熱溫度910~930℃,保溫時(shí)間25~30min(厚度為10~12mm);回火溫度推薦為600~620℃,保溫時(shí)間為60min。