石油套管热处理性能可靠性的研究

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1、久凑；幺譬石油套管热处理性能可靠性的研究刘金海陈建伟(天津钢管集团股份有限公司，天津300391)[摘要]石油套管的热处理大多采用连续自动的方式生产，热处理后产品性能检验通过抽检方式进行，不可能100％产品性能得到验证，严格控制热处理生产过程的各个相关因素是保证钢管性能稳定可靠的关键。通过采取有效措施，从热处理生产线的性能特点、维护和使用、热处理工艺和质量管理、生产人员管理等方面进行严格控制，确保了产品性能可靠，得到用户充分认可。关键词石油套管热处理性能可靠性控制1引言生产经验，对石油套管的连续热处理生产的可靠性进石油套管在

2、下井和服役过程中要承受内压、外行系统分析，围绕石油套管的热处理相关环节阐述保压、弯曲、旋转、磨损、腐蚀等苛刻条件Ⅲ，因此对于钢证热处理性能可靠的措施。管性能(包括机械性能、抗挤毁、内屈服、抗腐蚀和其2主要热处理设备的技术特点和使用要求它使用性能)有着很高的可靠性要求。特别是近年来石油套管热处理多采用自动连续生产方式，不仅深井、超深井、深海以及含硫化氢、二氧化碳等复杂地生产效率高、产量大，而且为产品质量稳定提供了坚质油气田的勘探开采，对于NS0Q和Pll0钢级以上实基础。通常一条钢管热处理生产线的产量可达5～高钢级产品的需求越

3、来越普遍，而这些钢级按照标准25万t，主体设备包括热处理炉和淬火冷却等。规定必须进行全长热处理。为了得到最高的生产效率，热处理炉通常采用步热处理工序在石油套管的整个生产过程中属于进式连续热处理炉，淬火采用内外同时冷却的卧式淬“特殊工序”脚，因为钢管热处理后的性能控制只能通火机构，可保证钢管淬火后整体性能均匀。热处理设过控制热处理工艺参数间接实现，且只能抽检而不能备的可靠性为产品性能稳定提供了良好的保障，设备100％验证性能。套管和油管规范ISO11960(API的功能为产品质量控制提供了方法和手段，生产中必5CT)也将热处理

4、工序定义为“需要确认的工序[31”。鉴须对设备的功能和稳定性足够重视。下面根据天管集于热处理工序的重要性和特殊性，石油套管的制造厂团的热处理经验，归纳主要设备应具有的功能。必须对工序进行细致控制和确认，才能保证钢管性能2．1热处理炉的可靠和稳定。钢管热处理炉是整个热处理生产过程的关键设当前天津钢管集团股份有限公司(以下简称天备。其中有效加热区的温度均匀性、准确性和稳定性，管)，有7条钢管热处理生产线，产能超过100万t，a。生产节奏的准确性(节奏反应了钢管的加热和保温时经过近20年的生产、研发，天管集团对石油套管的热间)、加

5、热区的氧化气氛控制等特征参数都会对钢管处理生产积累了较丰富的经验。本文结合天管集团的质量产生重要影响。见图1。≯氍C群蚌，一石(1进出料辊道2步进梁结构3烧嘴和燃气管路4钢管5炉壳图1步进粱式连续热处理炉的结构简图一20一(研究与应用)石油套管热处理性能可靠性的研究钢管加热温度，API石油套管性能要求严格，热气流量等参数的功能，以实现产品质量的可追溯。处理炉控温精度应达到±5oC，满足II类加热炉的要2．2淬火机构求，均热后钢管全长及周向温差≤10℃，温度按照设钢管淬火可采用内外同时冷却的卧式淬火方式，定值自动或手动控制，具

6、有控温报警功能来保证温度应能达到钢种淬火所需要的临界冷却速度，并使钢管处于工艺要求范围。产生最小淬火应力。见图3。钢管加热时问，步进式热处理炉属于快速加热炉，低合金钢管最大升温速度可达40~C／min。钢管炉内加热时间T加热=T升温+T保温，钢管升温时间主要受钢管有效尺寸和布料方式影响，不同规格所需时间存在一定差异，钢管保温时间根据钢种和产品要求设计。新建或改造的热处理炉生产前适宜采用的“黑匣子测温”【5l的方法对热处理炉的有效加热区进行动态测试，通过分析测试数据得到热处理炉的一系列特性参数，例如钢管的温度均匀性、实际升温速

7、度、实际保1外淋管2旋转淬火3来料辊道4空水台架温时间、热处理炉的加热系数等，来验证设备是否满5旋转装置6挡水板7斯惠顿杠杆8压紧轮足设计和工艺要求。见图2。图3钢管旋转内喷外淋卧式淬火设备示意图淬火用水温度严格控制在32℃以下，以保证水lO00L■‘淬冷却效果。淬火用水量，钢管淬火时内外冷却速度芝90o爱-≯__-一尽可能接近，以保证钢管内外壁组织转变的同步，减8o0一r／l70o轻钢管淬火变形、避免钢管出现淬火裂纹。鹚}州6o0，l设备应具有自动生产并记录淬火介质的温度、内gl器s00-一ll一头部A{外冷却介质的流量、

8、冷却介质的压力等参数的功能，童器40o30o{i—中间A{用于追溯产品生产过程。下面列举了水淬设备应具有藿l}ji—尾部AL20o的部分关键功能和参数，见表1。秀loo}《均温鏖i}jiil2．2设备正常运行的维护和改进00钢管的热处理属于特殊工序，必须严格控制设备嚣加热时间／mina1钢