4、工艺试验情况：
4.1、初次工艺试验
第一、二次调试情况：试验选择了最容易加热变形、油井管中规格最小的油管进行了试验。
规格：φ60.3×4.83㎜；生产节奏：60秒/支；试验数量：30支；取样6支，机械性能如下：
淬火 |
回火 |
σs（MPa） |
σb（MPa） |
δ（％） | ||
|
加热区温度（℃） |
保温区温度（℃） |
加热区温度（℃） |
保温区温度（℃） | |||
|
730 |
910 |
530 |
730 |
547 |
675 |
26 |
|
730 |
930 |
530 |
730 |
570 |
705 |
26 |
|
726 |
850 |
720 |
625 |
735 |
26 | |
|
734 |
880 |
630 |
755 |
929 |
16 | |
|
742 |
880 |
730 |
545 |
680 |
25 | |
|
739 |
870 |
730 |
557 |
675 |
24 | |
4.1、重复性试验
第三、四、五次调试情况：重复进行试验，以验证设备与工艺的稳定性。
规格：φ60.3×4.83㎜；生产节奏：60秒/支；试验数量：59支；取14支，机械性能如下：
淬火 |
回火 |
σs（MPa） |
σb（MPa） |
δ（％） | ||
|
加热区温度（℃） |
保温区温度（℃） |
加热区温度（℃） |
保温区温度（℃） | |||
|
740 |
850 |
730 |
505 |
655 |
27 | |
|
737 |
910 |
730 |
605 |
740 |
30 | |
|
740 |
902 |
730 |
590 |
755 |
30 | |
|
737 |
885 |
720 |
615 |
745 |
18 | |
|
733 |
850 |
700 |
615 |
735 |
22 | |
|
740 |
860 |
720 |
600 |
710 |
23 | |
|
735 |
870 |
712 |
595 |
695 |
24 | |
|
744 |
880 |
716 |
625 |
724 |
26 | |
|
735 |
880 |
735 |
570 |
685 |
22 | |
|
734 |
910 |
724 |
645 |
765 |
28 | |
|
737 |
910 |
735 |
575 |
705 |
19 | |
|
740 |
900 |
727 |
582 |
683 |
24 | |
|
728 |
880 |
725 |
620 |
715 |
24 | |
|
740 |
875 |
730 |
598 |
690 |
24 | |
以上五次试验所用钢管规格均为φ60.3×4.83㎜，生产节奏均为60秒/支；同时还进行了φ73×5.51㎜（6支）的调质试验，平直度、表面氧化皮情况较φ60.3的要好一些。
4.3、验证性试验
第6次试验情况：改换产品规格进行试验，以验证生产线最大规格油管的热处理效果。
规格：φ88.9×6.45；生产节奏：60秒/支；总功率负载为4600kW、（3350（淬火）＋1250（回火））；试验数量：10支；取样4支，机械性能如下：
淬火 |
回火 |
σs（MPa） |
σb（MPa） |
δ（％） | ||
|
加热区温度（℃） |
保温区温度（℃） |
加热区温度（℃） |
保温区温度（℃） | |||
|
720 |
850 |
710 |
595 |
720 |
29 | |
|
724 |
840 |
720 |
540 |
670 |
25 | |
|
720 |
850 |
645 |
750 |
830 |
20 | |
|
730 |
856 |
630 |
785 |
875 |
19 | |
4.4、钻杆感应热处理工艺性试验
第7次试验情况：为检验感应热处理的加热及淬火装置的效果，选择加厚的钻杆料进行了试验。
材料：30CrMo
规格：φ88.9×9.19mm钻杆、调质为G105钢级
(1)．机械性能
序号 |
热处理工艺 |
屈服强度σs (Mpa) |
抗拉强度σb (Mpa) |
伸长率δ(%) |
AKV（J） |
HRC | |||
|
1 |
2 |
3 | |||||||
|
2430 |
950＋650℃ |
935 |
1010 |
20 |
60 |
62 |
62 |
5L |
32～33 |
|
2431 |
950＋700℃ |
870 |
945 |
19 |
62 |
62 |
64 |
5L |
29～30 |
|
2432 |
加厚端 |
硬度 |
|||||||
(2)．加厚端硬度变化
加厚端硬度测试位置示意图
离端面距离(mm) |
6 |
12 |
21 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
|
HRC |
35 |
35 |
30.5 |
31 |
34.5 |
33 |
33 |
31.5 |
33 |
29 |
31 |
35.5 |
|
离端面距离(mm) |
117 |
124 |
130 |
145 |
152 |
160 |
169 |
178 |
187 |
196 |
204 |
214 |
|
HRC |
35.5 |
32.5 |
33.5 |
32 |
31 |
32 |
33 |
29 |
30 |
32 |
29 |
32 |
由于加厚端壁厚与管体壁厚相差较大，加上感应加热端部效应，加厚端在淬火和回火过程中其温度与管体温度有很大差异，必须注意在钢管加热工程中，使管子进入感应器时首尾相接。此后，我们相继生产了几千吨类似的钻杆产品。
4.5、高钢级油管的试验及批量生产
在使用感应热处理生产线相继稳定的加工出N80、L80的平式和加厚油管以后，根据公司的新产品开发计划及生产安排，同时也在前阶段取得经验的基础上，我们又相继进行了C95、P110等高钢级、耐腐蚀油管的热处理工艺试验，均获得成功。目前该生产线已经稳定运行了15个月，先后批量加工N80、L80、C95、P110等钢级的平式和加厚油管。我们建设的第二条感应热处理线，从2007年11月以来，也相继通过进行各种工艺试验后，目前可以批量加工φ60.3～φ139.7㎜的油管和套管，处理后的钢级与第一条线相同。
5、试验与生产中出现的问题及解决办法
5．1、由于在手工上料状态下，不能保证钢管连续进入感应器时能够首尾相连，容易造成钢管感应加热时功率分配不均，导致钢管温度变化较大（≥30℃）；调整到自动控制后才能保证钢管首尾相连，加热均匀，因此应尽可能避免手工上料。
5.2、辊道、感应线圈安装时如果对中不好，容易造成钢管在淬火前加热时就有弯曲现象，辊道需要经常调整校准对中。
5.3、淬火用的浊环水一定要彻底进行沉淀、过滤，去除氧化铁皮和水中杂物，以免堵塞淬火喷淋环上的喷嘴。
5.4、喷淋环上喷嘴的设计，必须保证在任意截面上，喷嘴出水均匀，压力均匀。
5.5、钢管在进入淬火区和回火区的感应器时，必须首尾相接，避免出现“端部效应”，以免影响钢管热处理的性能指标。
6、结论
6.1、使用中频电感应加热方法对钢管进行热处理的工艺技术是完全可行的。虽然此工艺技术在美国等发达国家已属成熟技术，但是在国内，我公司与苏州振吴电炉有限公司合作研制的设备尚属第一套，此技术的整体开发和应用也属首次。
6.2、将属碳锰钢系列的30Mn2钢经中频感应热处理，调质成L80或P110钢级是完全可以实现的，调整其工艺参数就可以得到所需要的性能指标。
6.3、中频感应热处理过程中，如何使喷淋均匀并减少钢管弯曲变形及去除氧化皮，目前尚需要进一步摸索探讨。
6.4、 电磁感应加热的机理和回火“零保温”的机理尚需进一步研究。
责任编辑：xiaohan
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