形變熱處理對電焊石油套管質(zhì)量的影響

田應(yīng)戰(zhàn) 林波

摘要：本文筆者將對影響套管質(zhì)量的諸多因素以及工序條件進行分析，結(jié)合需要調(diào)整的彎曲度、耐腐蝕等條件進行了，控制工序、改變時間、調(diào)整受熱等幾點內(nèi)容的闡述。將熱處理影響怎樣得到有效調(diào)節(jié)，參照模具、淬火爐等設(shè)備因素進行措施上表述，對保障成品質(zhì)量以及工藝質(zhì)量進行了說明，依據(jù)生產(chǎn)、設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容對材料性能的控制，提出了熱處理方面的具體目標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：電焊石油套管;形變熱處理;套管鋼材材料;質(zhì)量;影響

引言：石油套管的應(yīng)用對保障工作人員的安全有重要意義，和其它材料一起使用能夠形成固定的開采條件。套管的生產(chǎn)是影響其質(zhì)量的必然條件，隨著采礦環(huán)境的復(fù)雜性、危險性因素增多，生產(chǎn)時需要滿足的標(biāo)準和各項規(guī)定也隨之更嚴格。探討熱處理所帶來的套管質(zhì)量影響，依據(jù)其不利影響和工藝流程進行措施分析，能對長期以往不斷提升質(zhì)量、保障工藝技術(shù)有很大價值。

一、形變熱處理及其流程影響分析

形變熱處理的過程是通過對套管材料施加一定壓力，使材料在熱壓力作用下出現(xiàn)外觀、性能的變化。不同企業(yè)所實行的熱處理工藝存在一定差異，對材料的韌性要求也存在其承受強度的差距。一般的開采工作需要多個套管依照圖紙設(shè)計組合使用，避免套管材料在長期使用中釋放出有害物質(zhì)、存在影響效果的過多雜質(zhì)。石油套管所用的位置不同功能也有所不同，通常都是用來保護其它作業(yè)配置、決絕壓力變化對人員工作的影響[1] 。熱處理工藝的溫度控制有低溫和高溫等多種形式，部分工藝還涉及到化學(xué)反應(yīng)以及硫、氮、碳等相關(guān)元素，影響套管質(zhì)量的流程主要是經(jīng)淬火爐內(nèi)控制來完成。將套管材料投入淬火爐中進行一段時間的加熱，觀測到材料出現(xiàn)預(yù)想中外觀或形態(tài)的變化時，對此時間點后的材料加熱時間進行嚴格控制，直到材料滿足可以進入加工工序的性質(zhì)條件后。將材料投入冷卻裝置中實行冷淋或其它降溫工序，依據(jù)石油套管的標(biāo)準將材料中的某些物質(zhì)進行提取，使剩余材料接近成品套管的各項品質(zhì)。進入回火工序?qū)κＳ嗖牧线M行標(biāo)準條件下檢查，將其形狀和尺寸調(diào)整為成品狀態(tài)，讓彎曲度合格的材料進入接下來的矯直以及空冷等工序。很多工序的完成都是對套管材料的性能進行調(diào)整，實行熱處理的工序是其中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是以物質(zhì)變化以及提取的方式影響材料[2]。

二、熱處理對套管質(zhì)量的影響措施分析

1.改善淬火爐的加熱能力

淬火爐的建造需要考慮到位置和面積的因素，結(jié)合設(shè)計時的容積和爐體高度等因素，對每批鋼材被加熱的時間以及效果進行考察，根據(jù)升溫速度、加熱動作等條件評估淬火爐的加熱能力。明確套管鋼材進行爐內(nèi)所經(jīng)歷的工藝特點、鋼材經(jīng)熱處理后改變的性能指標(biāo)，依照成品鋼材的合格率以及平均質(zhì)量等內(nèi)容，將理想化的加熱能力進行數(shù)據(jù)化的標(biāo)記。受熱不均勻會使套管鋼材普遍出現(xiàn)裂縫，控制好爐內(nèi)溫度可減少工藝中出現(xiàn)的次品。計算過程中可參照物理公式進行簡要計算，設(shè)置爐體內(nèi)的環(huán)境除溫度外沒有其它指標(biāo)變化，排除鋼材在進入爐中時的重量因物質(zhì)變化而改變的因素。以作業(yè)形式進行有關(guān)工藝流程的時間計算，以觀察形式進行有關(guān)鋼材性能的效果對比，及時調(diào)整淬火爐的工作狀態(tài)以及控制操作。保障淬火爐中的工藝有較強效果，其加熱能力在經(jīng)改善后有所提高。

2.實行生產(chǎn)線的冷卻控制

生產(chǎn)線上的控制主要是防止鋼材受應(yīng)力作用，不能滿足投入使用時的耐腐蝕標(biāo)準以及其它標(biāo)準。冷卻方式的選擇影響鋼材在線上停留的時間，但時間只是控制鋼材的其中一項因素，結(jié)合前方工序完成后產(chǎn)生變化的應(yīng)力因素，將鋼材成為鋼管所要求的各項外觀條件進行控制，盡可能減少鋼材接觸到的物質(zhì)環(huán)境對其進行腐蝕。保障鋼材所在產(chǎn)線能有合理的運作模式，考慮到產(chǎn)量和質(zhì)量等需要完成的生產(chǎn)任務(wù)內(nèi)容，讓產(chǎn)線的工序安排有足夠的人手和冷床，基于其它工序?qū)Τ善蜂摬牡挠绊戇M行冷卻控制[3]。在保證生產(chǎn)量的情況提升鋼材質(zhì)量，考慮到固定時間內(nèi)工序所達到的產(chǎn)量要求，避免產(chǎn)線在快速運作的同時產(chǎn)生大量次品，當(dāng)生產(chǎn)線的品質(zhì)和速度處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，再適當(dāng)進行工藝設(shè)備、工序效率上的逐漸提升，使冷卻控制能夠配合鋼材合格要求完成整體的生產(chǎn)。

3.明確生產(chǎn)前的選材目標(biāo)

熱處理工藝的實現(xiàn)必然要使用相對精密的模具，才能保證所有的鋼材都不受到加熱過程中損傷、模具長期使用帶來的危害影響。一旦模具出現(xiàn)問題就會影響一批次的鋼材質(zhì)量，鋼材在選材目標(biāo)上的不確定定位，則會影響所有進入生產(chǎn)的成品最終質(zhì)量。確定選材目標(biāo)與對應(yīng)的人員和廠商進行溝通，到鋼材原材料生產(chǎn)地進行嚴格的考察，確定與產(chǎn)線標(biāo)準一致后再實行采購和應(yīng)用。注意原材料在處理時應(yīng)當(dāng)以怎樣的溫度進行，模具和材料所能承受的溫度差在多少度的范圍之內(nèi)，考慮到設(shè)備損耗對整體生產(chǎn)造成的全面影響，將選材作為重要的一項生產(chǎn)任務(wù)來控制，依據(jù)材料的重要性能進行產(chǎn)線上應(yīng)用控制。

4.保障合理設(shè)計和操作模具

設(shè)計模具是要根據(jù)前后工序的鋼材尺寸，制造出剛好的包裹標(biāo)準鋼材的道具，使用材料要與鋼材不發(fā)生任何形式的反應(yīng)，保護鋼材在熱處理階段的外觀以及性能，在需要鋼材有所改變時將其取下并降溫，等待其降到適宜的溫度狀態(tài)時進行存放。模具的設(shè)計要結(jié)合鋼材標(biāo)準和應(yīng)用環(huán)境，使模具在性能和尺寸上能滿足多次使用的條件。注意模具在操作時的正確用法，結(jié)合應(yīng)力效果對其進行使用前的初步處理，盡可能使模具不在使用中受到過多損傷。在修復(fù)已損傷模具時選用合理機器，使模具在恢復(fù)操作使用時能符合產(chǎn)品需求。結(jié)合實際的生產(chǎn)操對模具設(shè)計流程進行檢查，確保修復(fù)后的模具與損傷前有同等的使用效果，根據(jù)操作狀況對模具設(shè)計方面是否合理進行審查，以保證模具質(zhì)量的方式來提升鋼材質(zhì)量。

結(jié)語：鋼材質(zhì)量的確保與套管質(zhì)量密切相關(guān)，對熱處理工藝中的部分流程進行了解。依據(jù)影響鋼材性能的流程要求和具體影響，將影響套管質(zhì)量的工序因素進行分析，提出了加熱能力、選材目標(biāo)等幾點可控制因素的對應(yīng)措施。對控制鋼材的生產(chǎn)環(huán)境以及產(chǎn)線效率等可行策略，進行了影響分析以及控制需求下的必要闡述，結(jié)合長期保障產(chǎn)線質(zhì)量以及合理安排等條件，將怎樣了解和管制熱處理影響實行了解析。

參考文獻：

[1]張永強， 曲從鋒， 卞維坤， et al. 昭通頁巖氣示范區(qū)水平井生產(chǎn)套管固井技術(shù)[J]. 鉆采工藝， 2019（5）：31-34.

[2]張然. Q125鋼級高強度石油套管的試制生產(chǎn)[J]. 鋼管， 2019（2）：35-39.

[3]黃軍. 熱處理過程中影響金屬材料變形的影響和改進措施[J]. 山東工業(yè)技術(shù)， 2018（16）：9-9.