油井钢管作为石油勘采工程中的主要器材之一,在石油工业用钢的总量中占40%以上。从产量看,低钢级油井管,如H40、J55、K55等,供需基本平衡,但高钢级尤其是特殊性能油井管还需大量进口。从整个油井管国产化的发展趋势来看,国产油井管与国外同类型产品相比还存在着一定的差距,特别在品种、质量和科研开发方面,其差距还比较明显。因此,在国内研制与生产高质量、高强度油井管有其重要意义。目前在生产高钢级油井管(如N80、P110和Q125)无缝钢管时,常采用中碳或低碳、高锰以及复合合金化或微合金化(如加入Cr、Mo、Ni、Cu和V等)结构耐磨板,如25Mn2、25Mn2V等,再通过调质热处理来提高油井管的力学性能,然而如何制定或优化热处理制度,仍是提高油井管性能的重要技术关键。
试验钢牌号为25Mn2V,试验钢的厚度为10~12mm。耐磨板采用不同温度淬火(850、880、910、950、1000、1050℃)+600℃回火的调质处理工艺,在调质处理前先将其加热到1060℃保温25min后水淬进行固溶处理。
调质处理后的试验钢管的横剖面进行打磨,利用HRS-150型数字显示洛氏硬度计进行硬度测试。在试验钢管的横剖面外圈、中间和内圈各测试5个点,每个点的距离大于3mm,然后对所测硬度求平均值。
调质处理后的试验钢管的横剖面经切割、研磨、抛光及4%硝酸酒精腐蚀后,用奥林巴斯BX51M型金相显微镜观察显微组织。最后采用JSM-7600F扫描电子显微镜(SEM)对组织的精细结构进行观察。结果表明:
(1)25Mn2V耐磨板调质处理淬火温度为910℃时,力学性能最高;但当淬火温度达到950℃时,淬火组织明显粗化,力学性能反而下降。
(2)25Mn2V耐磨板调质处理时合理的淬火工艺为:加热温度910~930℃,保温时间25~30min(厚度为10~12mm);回火温度推荐为600~620℃,保温时间为60min。