D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.06.016 第24卷第6期 北京科技大学学报 Vol.24 No.6 2002年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2002 N80级石油套管在线形变热处理工艺 余伟)陈银莉)陈雨来)廖东骏) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心2)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000833)武汉锅铁（集团）公司，武汉430083 摘要利用连轧管后的中间冷却、再加热及定减径过程，实现钢管生产的在线形变热处理， 这种工艺既能提高钢管的性能，又能降低生产成本，结果表明：40M2V钢经在线形变热处理 后，奥氏体晶粒度较直接定径工艺提高2.5~3级，生产无缝钢管的纵向冲击功A≥22J,5≥555 MPa,,≥819MPa,延伸率d,≥23%，满足API标准对N80石油套管的性能要求.中间冷却过程 中，奥氏体的完全分解程度以及合理的再加热温度是改善N80石油套管力学性能的关键 关键词石油套管；形变热处理；组织；力学性能 分类号TG142.1;TG142.1 N80石油套管是高强韧性无缝钢管，通常 形；（©）模拟轧管后、再加热前的冷却，分别将试 采用热轧后进行离线热处理的生产工艺引，也 样冷却到850,550和400℃；(d)模拟再加热，将 可采用热轧方法直接生产N80石油套管的生产 试样加热到920或950℃保温5min:(e)模拟定 工艺，但必须结合定减径后的加速冷却4.钢管 径，降温至880或920℃，施加15%总变形；（①试 的在线形变热处理是指：结合生产线的工艺特 样变形后淬火，分析其组织.、 点，将连轧后毛坯管在中间冷床上冷却到特定 在生产条件下，40Mn2V毛坯管进行中间冷 温度，利用再加热炉实现热处理，利用其后的定 床上冷却至475-700℃，再加热至920℃后定径 诚径进行加工的工艺.与离线热处理相比，可以 的在线形变热处理工艺实验，生产成品尺寸为 降低生产成本.研究钢管在形变热处理过程中， 中177.8mm×8.05mm钢管，取样观察组织，测试 中间冷却温度和再加热温度等工艺参数对组织 力学性能.另外，采用连轧后直接入加热炉均 和性能的影响十分必要. 热、定径的工艺生产N80级套管，并与在线形变 热处理工艺进行对比 1实验材料及方法 2结果与分析 实验用钢42Mn2V的化学成分（质量分数） 为：0.41%C,1.57%Mn,0.20%Si,0.35%Cr, 2.1冷却过程的相变和组织 0.13%V,0.008%S,0.015%P. 模拟现场冷却条件下测定钢42Mn2V钢的 采用热膨胀法测定相变温度.用Gleeble 相变温度如表1所示 1500试验机将试样加热到950℃后保温5min, 表1不同冷却速度下钢的相变温度及相变组织 分别模拟φ225.8mm×6.32mm,φ173.4mm×9.87 Table 1 Transformation temperature and microstructure mm,244.6mm×11.99mm三种规格毛坯管的中 of steel in different cooling rates 间冷却过程，记录温度一膨胀量曲线，并分析试 相变温度/℃ 样金相组织. 规格/mm 各相比例% feafea fer taa fa.t 在线形变热处理的模拟步骤及工艺参数如 225.8×6.326435945535154147.5F+49.5P+43B 下：(a)先将试样加热到1150℃保温5-10min;b) 0173.4×9.8765860356251241715.3F+72.2P+12.5B 模拟毛管连轧，在1100℃实施1道次45%的变 φ244.6×11.99683619536--16.7F+83.3P ,,a为铁素体、珠光体、贝氏体的相变 收稿日期200109-21 余伟男，33岁，讲师，硕士 开始温度；，tr为珠光体、贝氏体的相变终止第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 级石油套管在线形变热处理工艺 余 伟 ” 陈银莉 ， 陈雨 来 ” 廖 东骏 ， 月匕京科技大学高效轧制国家工程研究中心 月匕京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 斌汉钢铁喋团 公司 ，武汉 摘 要 利用连轧管后 的 中间冷却 、 再加热及定减径过程 ， 实现钢管生产 的在线形 变热处理 ， 这种工艺既能提高钢管的性能 ， 又 能降低生产成本 结果表 明 力 钢经在线形变热处理 后 ， 奥 氏体晶粒度较直接定径工艺提高 一 级 ， 生产无缝钢管的纵向冲击功 ， ， 氏 ， 延伸率咨，办 ， 满 足 标准对 石油套管的性能要求 中间冷却过程 中 ， 奥氏体的完全分解程度 以及合理的再加热温度是改善 石油套管力 学性能 的关键 关键词 石油套管 形变热处理 组织 力学性能 分类号 石油套管是高强 韧性无缝钢管 ， 通 常 采用热轧后进行离线热处理 的生产工艺 ‘同 也 可采用 热轧方法直接生产 石油套管 的生 产 工艺 ， 但必须结合定减径后 的加速冷却阳 钢管 的在线形变热处理是指 结合生产线 的工艺特 点 ， 将连轧后 毛坯管在 中间冷床上冷却到特定 温度 ， 利用再加热炉实现热处理 ， 利用其后 的定 减径进行加工 的工艺 与离线热处理相 比 ， 可 以 降低生产成本 研究钢管在形变热处理过程 中 ， 中间冷却温度和再加热温度等工艺参数对组织 和性 能的影 响十分必要 形 模拟轧管后 、 再加热前 的冷却 ， 分别将试 样冷却到 ， 和 ℃ 模拟再加 热 ， 将 试样加热到 或 ℃ 保温 模拟定 径 ， 降温至 或 ℃ ， 施加 总变形 勺试 样变形后 淬火 ， 分析其组 织 在生产条件下 ， 毛坯管进行 中间冷 床上冷却至 一 ℃ ， 再加热至 ℃ 后 定径 的在线形 变热处理工艺 实验 ， 生 产成 品 尺 寸为 中 钢管 ， 取样 观察组织 ， 测 试 力学性 能 另外 ， 采用 连 轧后 直接人加热炉 均 热 、 定径 的工艺生 产 级套管 ， 并与在线形变 热 处理工艺 进行对 比 实验材料及方法 实验用 钢 的化学成分 质量分数 为 ， ， ， ， ， ， 采 用 热膨胀法测 定 相 变温度 用 试验机将试样 加热 到 ℃ 后 保温 ， 分 别 模 拟 中 冲 · ， 拟 、 三种规格毛坯 管的 中 间冷却过程 ， 记录温度一膨胀量 曲线 ， 并分析试 样金 相 组织 在线形变热处理 的模拟步骤及工艺参数如 下 先将试样加热到 ℃ 保温 一 模拟 毛 管连轧 ， 在 ℃ 实施 道次 的变 结果与分析 冷却过程的相变和 组织 模拟现场冷却条件下 测 定钢 钢 的 相 变温度如表 所示 表 不 同冷却速 度 下钢 的相 变温度及相 变 组 织 规格 相变温度 ℃ 。 岛 ， 介 儿 。 几 ，。 各相 比例 存 ，， 介 ， 几 ， 。 几 ， 中 · · 中 · · 小 一 一 · 收稿 日期 一 一 余 伟 男 ， 岁 ， 讲师 ， 硕士 气 ， ， 气 为铁素体 、 珠光体 、 贝 氏体 的相 变 开始温度 耘。 气 为珠光体 、 贝 氏体 的相变终止 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．06．016