高性能4145H钢石油钻铤生产工艺优化

因塔里木油田底层复杂,钻井深度超过7000m,客户对4145H钻具产品材料的冲击吸收能量、晶粒度、夹杂物含量等技术指标提出很高要求。通过对材料化学成分进行优化设计,并对冶炼、锻造、中频感应热处理等关键工序进行优化改进,使4145H钢达到钻铤高性能要求。

石油钻铤用4145H热轧圆钢用Φ600 mm圆坯加热装炉优化

以石油钻铤用4145H热轧圆钢为研究对象,在加热炉预热段温度较高(870~920℃)的工况条件下,设计出一种温送温装工艺:入炉前铸坯表面温度控制在200~400℃,预热段时间≥120 min,升温段温度950~1 050℃,保温时间≥60 min,高温段1 220~1 280℃,保温时间≥240 min,总加热时间≥510 min。通过工艺试验,采用Φ600 mm连铸圆坯轧制Φ260 mm圆钢,对比热送热装、温送温装、冷送冷装三种入炉方式下热轧圆钢的质量情况,得出温送温装工艺可以获得良好的表面质量和内部质量。

4145H石油钻铤钢示波冲击性能研究

对4145H钻铤钢纵向取样,研究了不同温度下的示波冲击特性。结果表明,取样钻铤的冲击功值满足《SYT5144-2007钻铤》和《API SPEC7》标准要求,并得出了4145H钻铤钢的冲击功随温度的降低而降低,起裂功与冲击功的比值随温度的降低而升高,裂纹扩展功以及裂纹扩展功与冲击功的比值随温度的降低而降低。在钻井工程中表现为常温下裂纹在钻铤中扩展速率较慢,钻铤不容易断;低温下裂纹在钻铤中扩展速率较快,钻铤更容易断。该研究成果为合理指导4145H钻铤的生产工艺和现场使用提供了依据,为分析4145H钻铤断裂机理提供了基础实验依据。

真空热处理下4145H钻铤钢H_2S腐蚀行为研究

研究了真空热处理条件下4145H钻铤钢在饱和H2S溶液中的腐蚀行为,通过SEM观察组织形貌及腐蚀断面形貌,通过电化学工作站测试了极化曲线和电化学阻抗谱。结果表明,真空热处理后4145H钢的组织为回火托氏体;在饱和H2S溶液中浸泡后的腐蚀类型主要是点蚀;真空热处理后4145H钢的电化学腐蚀开始为钝化腐蚀,随后转化为活化控制。

稀土Ce对4145H钢热轧过程再结晶行为的影响

利用Gleeble-1500D型热模拟试验机对3种不同稀土Ce含量(0、0.012%和0.020%,mass fraction,%)的4145H钢进行单道次和双道次压缩实验,研究稀土对4145H钢再结晶行为影响。结果表明:单道次压缩,变形温度1050℃,变形速率为0.1s-1时3种实验钢发生动态再结晶型软化。双道次压缩实验,得出稀土含量为0、0.012%和0.020%的4145H钢奥氏体再结晶区分别在1050、1050和980℃以上;部分再结晶区分别在980℃到1050℃、900℃到1050℃及900℃到980℃之间;未再结晶区分别在980、900及900℃以下;加入稀土,提高变形温度、变形速率,增加间隙时间、变形量及减小初始奥氏体晶粒尺寸均提高了4145H钢静态再结晶体积分数;同时建立了3种实验钢的静态再结晶模型。

正交法研究4145H钢退火工艺

为了得到更加合理的4145H钢退火工艺,改善组织,调整硬度,利用正交试验的方法,研究影响其硬度的因素,并观察其退火后的组织。得到最佳退火工艺为:轧制一道次变形量为25.57%、退火温度760℃、保温8 h并以箱冷冷却。该退火工艺所得组织为碳化物分布均匀的粒状珠光体,满足生产要求。

激光淬火参数对钻具4145H钢磨损性能的影响

采用激光淬火工艺对钻具用4145H钢进行了表面强化处理,并利用仿真和实验进行了验证,综合考虑硬度、耐磨性能等指标,对激光功率和激光扫描速度等热处理参数进行了优化。结果表明:4145H钢表面淬硬层硬度以及耐磨性随激光扫描速度和激光功率的增加呈现先增大后减小的趋势,当激光淬火速度为400 mm/min、淬火功率为2 kW时,硬化层晶粒细小,耐磨性能最佳,具有相变硬化效果,该优化参数可作为4145H钻具的表面处理参数。

钻井工具用钢4145H热处理工艺性能研究

35CrMo淬透性较差,无法得到较深的淬硬层。4145H的碳含量和合金元素含量均高于35CrMo,淬透性较好,比较适合于加工规格较大的零件。通过对4145H和35CrMo的原材料以及产品进行综合评价,研究热处理工艺对4145H力学性能的影响,给出了合理的热处理工艺参数。试验数据表明:4145H替代35CrMo用作钻井工具的生产具有明显的性能优势,能够有效提升产品质量。

4145H质量保证能力分析与研究

结合我厂4145H 钻铤钢生产、检验实际情况以及近两年外事质量异议的特点,针对4145H 钻铤钢的质量保证能力进行了细致的分析和研究,并从提高市场竞争力的角度出发提出了相应的改进措施,为生产和经营管理者提供某些参考。

9 3/4 in钻铤中频感应热处理工艺研究与应用

针对AISI 4145H钢9 3/4 in钻铤采用井式热处理成本大、生产效率低和力学性能较差等问题,研究了中频感应调质热处理工艺。通过对钢的化学成分、淬透性、热透性及零件尺寸等进行分析,制定了相应的中频感应热处理工艺,并进行了多次工艺试验,通过产品力学性能指标进行了验证,找出了最佳的4145H钢中钼、碳等微量元素含量的内控指标,确定了合理的中频感应热处理工艺,解决了9 3/4 in钻铤的热处理问题,获得了优良的综合力学性能。

Ce对4145H钻铤钢组织及性能的影响研究

以Ce含量分别为0、1.20×10^(-4)和2.0×10^(-4)的3种4145H钻铤钢为实验材料,锻造后进行不同工艺热处理、测量硬度,研究Ce对4145H钢组织及硬度的影响,并制定合理热处理工艺对3种实验钢进行热处理后测量室温冲击性能。结果表明,加入Ce后,退火组织、淬火组织及高温回火组织均得到了细化,且Ce含量越高细化作用越明显,但4145H钢的退火硬度、淬火硬度及高温回火硬度均降低,当Ce含量为1.20×10^(-4)时,退火硬度和淬火硬度最低。室温冲击实验结果表明随着Ce含量的增加,4145H钻铤钢的室温冲击性能不断提高,Ce含量为2.0×10^(-4)时冲击性能最好,和不加Ce的实验钢相比其冲击功由85.38 J提高到98.06 J,提高了14.9%。

4145H无缝钢管内壁表面裂纹分析

对4145H无缝钢管内壁表面裂纹进行分析。结果表明,裂纹属于淬火裂纹,钢管内表层存在成分偏析及疏松缺陷,使钢管在淬火过程中内应力过大造成开裂。