一、石油管材淬火加熱、保溫時(shí)間的確定

 石油管材指的是套管、油管、管線管及鉆桿，為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的綜合性能指標(biāo)，其中較高強(qiáng)度的鋼級(jí)均須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，即淬火加回火。

  保溫時(shí)間指的是鋼管實(shí)際溫度達(dá)到規(guī)定后保持的時(shí)間，我們知道，鋼管加熱達(dá)到奧氏體化溫度后，將發(fā)生奧氏體的形核、長(zhǎng)大及均勻化這一過程。石油管材用鋼基本上都是中、低碳的合金結(jié)構(gòu)鋼，鋼管的有效厚度（壁厚）較薄且均勻，淬火加熱時(shí)的保溫時(shí)間無須過多，但至少要大于5分鐘。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短要根據(jù)鋼中的合金元素種類及含量略作調(diào)整，例如，當(dāng)鋼中含有V、Nb、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加保溫時(shí)間，以利于碳化物的溶解，以達(dá)到充分發(fā)揮合金元素的作用。而鋼中含有非碳化物形成元素或弱碳化物形成元素時(shí)，如Ni、Si、Mn等時(shí)，就沒有必要過多地增加保溫時(shí)間，否則將增加鋼管的表面氧化，影響表面質(zhì)量。

  對(duì)于管端加厚的產(chǎn)品，如鉆桿、油管等，加厚處的壁厚遠(yuǎn)大于管體壁厚，在這種情況下，加熱及保溫時(shí)間應(yīng)以加厚處的壁厚作為有效厚度進(jìn)行考慮。

二、石油管材鋼種的選擇

  在石油管材的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)鋼種的化學(xué)成分作出了明確規(guī)定，其中P、S含量是必須保證的。對(duì)于低鋼級(jí)產(chǎn)品，除P、S外，對(duì)其他元素不作規(guī)定；而對(duì)高鋼級(jí)或有特殊使用性能要求的鋼級(jí)，不僅對(duì)P、S有較嚴(yán)格的要求，對(duì)其他元素也作出了相應(yīng)的規(guī)定，列出有相應(yīng)要求的主要元素包括：C、Mn、Mo、Cr、Ni等。

  對(duì)于低鋼級(jí)的產(chǎn)品，如套管及油管中的H40、J55鋼級(jí)，采用中碳以Mn為主合金元素的鋼種，軋態(tài)即可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；而管線管有焊接性能的限制，只能采用低碳Mn鋼或者再增加微量的Nb、V、Ti等元素，以改善鋼管的性能。

  對(duì)于高鋼級(jí)的產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)上就要求以熱處理狀態(tài)交貨，在性能指標(biāo)中，都包含有力學(xué)性能要求。有的鋼級(jí)如C90、T95還要求抗H,S應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，并對(duì)熱處理的最低回火溫度有要求；標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼的淬透性也作出了相應(yīng)的規(guī)定，如C90、T95鋼級(jí)，鋼的淬透性要求淬火后的馬氏體含量不小于90%;其他鋼級(jí)淬火后的馬氏體含量不小于50%.根據(jù)這些要求，不同鋼種的化學(xué)成分在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的前提下，必須對(duì)元素的選用及含量進(jìn)行調(diào)整，并通過試驗(yàn)確定適用的化學(xué)成分。

三、石油管材淬火的要求和判斷

  高鋼級(jí)的石油管材產(chǎn)品均須調(diào)質(zhì)處理才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的性能要求，所謂調(diào)質(zhì)即淬火加高溫回火，得到回火索氏體組織，并具有綜合的性能組合。

  淬火的目的在于獲得馬氏體組織，但在實(shí)際生產(chǎn)中，獲得100%馬氏體是很難做到。這樣，經(jīng)高溫回火后可獲得均勻的索氏體，這一點(diǎn)對(duì)于高強(qiáng)度高韌性及抗硫化氫應(yīng)力腐蝕鋼級(jí)十分重要。在標(biāo)準(zhǔn)（API5CT)中對(duì)須調(diào)質(zhì)處理的鋼級(jí)均有淬透性要求，其中，抗硫化氫的C90、T95鋼級(jí)要求淬火后的馬氏體含量不小于90%;其他鋼級(jí)的淬透性要求淬火后的馬氏體含量不小于50%。

  在API5CT中對(duì)馬氏體含量的判斷用檢測(cè)硬度值的方法進(jìn)行判斷，從全長(zhǎng)淬火的管子上取一個(gè)環(huán)型試樣，分為四個(gè)象限，在每個(gè)象限內(nèi)沿壁厚的內(nèi)、中、外打9個(gè)硬度壓痕，取內(nèi)、中、外3個(gè)硬度讀數(shù)平均值作為一個(gè)硬度值，硬度值應(yīng)大于或等于按下面公式計(jì)算的硬度值。

  對(duì)于不小于90%馬氏體時(shí)的硬度值公式：HRC =58×w(C)+27

  對(duì)于不小于50%馬氏體時(shí)的硬度值公式：HRC=52×w(C)+21

四、石油管材常用的淬火方式

石油管材目前常用的淬火方式有以下幾種：

 1. 浸入式固定內(nèi)噴 

   鋼管置于淬火槽內(nèi)的V型座上，一端由壓頭壓緊，內(nèi)噴嘴向管內(nèi)噴入淬火介質(zhì)，淬火槽側(cè)面有一排噴管橫向噴出淬火介質(zhì)，起到對(duì)槽內(nèi)介質(zhì)的攪拌作用，淬火結(jié)束后由翻料鉤或提升鏈條將鋼管移出淬火槽，淬火后鋼管的彎曲及橢圓度較大；

 2. 浸入式旋轉(zhuǎn)內(nèi)噴 

   與浸入式固定內(nèi)噴的區(qū)別在于鋼管淬火過程中始終進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其余大致相同，淬火后鋼管的彎曲度及橢圓度較小；

 3. 旋轉(zhuǎn)式外淋內(nèi)噴 

   鋼管淬火時(shí)置于旋轉(zhuǎn)輪上，并由壓緊輪壓住進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，鋼管上部由一排噴水管向管子表面噴水，在管子端部由一個(gè)噴嘴向管內(nèi)噴水，冷卻結(jié)束后由出料機(jī)構(gòu)使管子離開淬火工位進(jìn)入收集料架或收集鏈上，淬火后鋼管的彎曲度及橢圓度較小。