專利名稱：抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理工藝，特別是一種鉆桿接頭的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
石油鉆桿是油田鉆井的主要工具，結(jié)構(gòu)包括管體和管體兩端的鉆桿接頭，上部連接方鉆桿，下部連接鉆鋌，在鉆井過程中，起著傳遞扭矩和輸送泥漿的作用。有些地層或油井中含有硫化氫，硫化氫在酸性環(huán)境中會游離出氫離子，氫離子會聚集成氫原子，氫原子是最小的原子，其能游離到鋼材的每個地方，而且會在高強(qiáng)度和高應(yīng)力的地方聚集，氫原子聚集后會形成氫分子，氫原子聚集成氫分子后體積會擴(kuò)大幾百倍，在鋼材內(nèi)氫原子聚集的地方會形成很高的內(nèi)應(yīng)力，形成裂紋，在外應(yīng)力的作用下鉆桿會突然發(fā)生斷裂，鉆桿接頭會突然碎裂，給鉆井帶來重大安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。目前，鉆桿接頭的鋼級分E75、X95、G105，普通鉆桿接頭的機(jī)械性能指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和硬度，現(xiàn)有鉆桿接頭只經(jīng)普通的熱處理工藝，其抗硫性能指標(biāo)一般只能達(dá)到屈服強(qiáng)度的20％左右，使用的安全性、可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用安全、可靠的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝。
(二)技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝，包括如下步驟
(一)將經(jīng)機(jī)加工后的成型鉆桿接頭用90～110分鐘由室溫升到910℃～930℃，保溫100～120分鐘后，在50℃～70℃的高級淬火油中淬火8～10分鐘；然后再用70～90分鐘升溫至595℃～605℃，保溫110～130分鐘，出爐后空冷到室溫；(二)將經(jīng)步驟(一)熱處理后的鉆桿接頭用800～100分鐘由室溫升到880℃～900℃，保溫100～120分鐘后，在50℃～70℃的高級淬火油中淬火8～10分鐘；然后再用110～130分鐘升溫至685℃～695℃，保溫110～130分鐘，出爐后空冷至室溫。
優(yōu)選地，本發(fā)明抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝中，所述步驟(一)中淬火溫度920℃，回火溫度600℃，步驟(二)中淬火溫度890℃，回火溫度690℃。
優(yōu)選地，本發(fā)明抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝中，在步驟(一)和步驟(二)的淬火工藝中，還包括向淬火爐內(nèi)充保護(hù)氣體步驟。
優(yōu)選地，本發(fā)明抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝中，所述保護(hù)氣體為一氧化碳20％～30％、氫氣30％～40％和氮?dú)?5％～50％；優(yōu)選為一氧化碳24.4％、氫氣33.4％、氮?dú)?2.2％。
(三)有益效果本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝的優(yōu)點和積極效果在于本發(fā)明中，由于進(jìn)行兩次熱處理，抗硫鉆桿接頭的晶粒度達(dá)到10級以上，具有很好的抗硫性能，其抗硫性能達(dá)到屈服強(qiáng)度的80％以上。


圖1是經(jīng)本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝處理后的鉆桿接頭晶相組織圖；圖2是經(jīng)本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝處理后的鉆桿接頭的抗硫性能試驗結(jié)果圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝的具體實施方式
，但不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例1本發(fā)明的鉆桿接頭的鋼級為110Ksi，為低碳合金鋼。
本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝包括如下步驟(一)將經(jīng)機(jī)加工后的成型鉆桿接頭用100分鐘由室溫升到920℃，保溫110分鐘后，在60℃的高級淬火油中淬火9分鐘；然后再用80分鐘由室溫升到600℃，保溫120分鐘，出爐后空冷到室溫，硬度達(dá)到300HB。
(二)將經(jīng)步驟(一)熱處理后的抗硫鉆桿接頭用90分鐘由室溫升到890℃，保溫110分鐘后，在60℃的高級淬火油中淬火8分鐘；然后再用120分鐘由室溫升至690℃，保溫120分鐘，出爐后空冷到室溫，硬度達(dá)到290HB。
在步驟(一)和步驟(二)的淬火工藝中，向淬火爐內(nèi)充保護(hù)氣體一氧化碳24.4％、氫氣33.4％和氮?dú)?2.2％，可以確保接頭在淬火爐內(nèi)高溫下不發(fā)生氧化或脫碳。其中所述保護(hù)氣體中的一氧化碳在20％～30％、氫氣在30％～40％、氮?dú)庠?5％～50％范圍內(nèi)均是可行的。
經(jīng)本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝處理后的鉆桿接頭的晶相組織圖見圖1，晶粒細(xì)而且均勻，為接頭具有很好的抗硫性能提供了保證。
經(jīng)本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝處理后的鉆桿接頭的抗硫性能試驗結(jié)果見圖2。圖中的橫坐標(biāo)是發(fā)生硫化氫應(yīng)力開裂失效的時間，單位為小時，縱坐標(biāo)是鉆桿接頭上的載荷達(dá)到材料屈服強(qiáng)度的百分比，上面的曲線是經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝熱處理的鉆桿接頭，下面的曲線是用傳統(tǒng)的熱處理工藝處理的鉆桿接頭。由圖中可知，加在經(jīng)本發(fā)明的方法處理的鉆桿接頭上的載荷達(dá)到屈服強(qiáng)度80％以上時仍不會發(fā)生硫化氫應(yīng)力開裂失效，而普通鉆桿接頭上的載荷達(dá)到屈服強(qiáng)度20％時，不到100小時就出現(xiàn)硫化氫應(yīng)力開裂失效，說明經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝熱處理后鉆桿接頭具有很高的抗硫性能。
實施例2本發(fā)明的鉆桿接頭的鋼級為110Ksi，為低碳合金鋼。
本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝包括如下步驟(一)將經(jīng)機(jī)加工后的成型鉆桿接頭用90分鐘由室溫升到910℃，保溫120分鐘后，在70℃的高級淬火油中淬火8分鐘；然后再用70分鐘升溫至605℃，保溫110分鐘，出爐后空冷到室溫，硬度達(dá)到290HB。
(二)將經(jīng)步驟(一)熱處理后的鉆桿接頭用100分鐘由室溫升到900℃，保溫100分鐘后，在50℃的高級淬火油中淬火10分鐘；然后再用130分鐘升溫至695℃，保溫110分鐘，出爐后空冷至室溫，硬度達(dá)到280HB。
在步驟(一)和步驟(二)中的淬火工藝中，向淬火爐內(nèi)充一氧化碳20％、氫氣30％和氮?dú)?0％，(也可改成其他值但要保證三者各為100％)可以確保接頭在淬火爐內(nèi)高溫下不發(fā)生氧化或脫碳。
實施例3本發(fā)明的鉆桿接頭的鋼級為110Ksi，為低碳合金鋼。
本發(fā)明的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝包括如下步驟(一)將經(jīng)機(jī)加工后的成型鉆桿接頭用110分鐘由室溫升到930℃，保溫100分鐘后，在50℃的高級淬火油中淬火10分鐘；然后再用90分鐘升溫至595℃，保溫130分鐘，出爐后空冷到室溫，硬度達(dá)到320HB。
(二)將經(jīng)步驟(一)熱處理后的鉆桿接頭用800分鐘由室溫升到880℃，保溫120分鐘后，在70℃的高級淬火油中淬火8分鐘；然后再用110分鐘升溫至685℃，保溫130分鐘，出爐后空冷至室溫，硬度達(dá)到310HB。
在步驟(一)和步驟(二)中的淬火工藝中，向淬火爐內(nèi)充一氧化碳30、氫氣35和氮?dú)?5，(也可改成其他值但要保證三者各為100％)可以確保接頭在淬火爐內(nèi)高溫下不發(fā)生氧化或脫碳。
以上為本發(fā)明的最佳實施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝，其特征在于包括如下步驟(一)將經(jīng)機(jī)加工后的成型鉆桿接頭用90～110分鐘由室溫升到910℃～930℃，保溫100～120分鐘后，在50℃～70℃的高級淬火油中淬火8～10分鐘；然后再用70～90分鐘升溫至595℃～605℃，保溫110～130分鐘，出爐后空冷到室溫；(二)將經(jīng)步驟(一)熱處理后的鉆桿接頭用800～100分鐘由室溫升到880℃～900℃，保溫100～120分鐘后，在50℃～70℃的高級淬火油中淬火8～10分鐘；然后再用110～130分鐘升溫至685℃～695℃，保溫110～130分鐘，出爐后空冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝，其特征在于所述步驟(一)中淬火溫度920℃，回火溫度600℃，步驟(二)中淬火溫度890℃，回火溫度690℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝，其特征在于在步驟(一)和步驟(二)的淬火工藝中，還包括向淬火爐內(nèi)充保護(hù)氣體步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝，其特征在于所述保護(hù)氣體為一氧化碳20％～30％、氫氣30％～40％和氮?dú)?5％～50％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝，其特征在于所述一氧化碳24.4％、氫氣33.4％、氮?dú)?2.2％。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱處理工藝。本發(fā)明抗硫鉆桿接頭的熱處理工藝包括的優(yōu)點和積極效果在于(一)將鉆桿接頭用100分鐘由室溫升到910℃～930℃，保溫110分鐘后，在50℃～70℃的高級淬火油中淬火8～10分鐘；再用80分鐘由室溫升到595℃～605℃，保溫120分鐘，出爐后空冷到室溫；(二)用90分鐘由室溫升到880℃～900℃，保溫110分鐘后，在50℃～70℃的高級淬火油中淬火8～10分鐘；再用120分鐘由室溫升到685℃～695℃，保溫120分鐘，出爐空冷至室溫。本發(fā)明中由于進(jìn)行兩次熱處理，抗硫鉆桿接頭的晶粒度達(dá)到10級以上，具有很好的抗硫性能，其抗硫性能達(dá)到屈服強(qiáng)度的80％以上。
文檔編號C21D1/18GK1986843SQ200510130669
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者薛志軍, 海老原行彥, 潘仲方, 司長江, 王青林, 鄭代成, 李齊富 申請人:渤海能克鉆桿有限公司