形變熱處理對電焊石油套管質量的影響

田應戰 林波

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

關鍵詞：電焊石油套管;形變熱處理;套管鋼材材料;質量;影響

引言：石油套管的應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。套管的生產是影響其質量的必然條件，隨著采礦環境的復雜性、危險性因素增多，生產時需要滿足的標準和各項規定也隨之更嚴格。探討熱處理所帶來的套管質量影響，依據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量、保障工藝技術有很大價值。

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外觀、性能的變化。不同企業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計組合使用，避免套管材料在長期使用中釋放出有害物質、存在影響效果的過多雜質。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反應以及硫、氮、碳等相關元素，影響套管質量的流程主要是經淬火爐內控制來完成。將套管材料投入淬火爐中進行一段時間的加熱，觀測到材料出現預想中外觀或形態的變化時，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，依據石油套管的標準將材料中的某些物質進行提取，使剩余材料接近成品套管的各項品質。進入回火工序對剩余材料進行標準條件下檢查，將其形狀和尺寸調整為成品狀態，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整，實行熱處理的工序是其中較為關鍵的環節，是以物質變化以及提取的方式影響材料[2]。

二、熱處理對套管質量的影響措施分析

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，結合設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所經歷的工藝特點、鋼材經熱處理后改變的性能指標，依照成品鋼材的合格率以及平均質量等內容，將理想化的加熱能力進行數據化的標記。受熱不均勻會使套管鋼材普遍出現裂縫，控制好爐內溫度可減少工藝中出現的次品。計算過程中可參照物理公式進行簡要計算，設置爐體內的環境除溫度外沒有其它指標變化，排除鋼材在進入爐中時的重量因物質變化而改變的因素。以作業形式進行有關工藝流程的時間計算，以觀察形式進行有關鋼材性能的效果對比，及時調整淬火爐的工作狀態以及控制操作。保障淬火爐中的工藝有較強效果，其加熱能力在經改善后有所提高。

2.實行生產線的冷卻控制

生產線上的控制主要是防止鋼材受應力作用，不能滿足投入使用時的耐腐蝕標準以及其它標準。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，結合前方工序完成后產生變化的應力因素，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環境對其進行腐蝕。保障鋼材所在產線能有合理的運作模式，考慮到產量和質量等需要完成的生產任務內容，讓產線的工序安排有足夠的人手和冷床，基于其它工序對成品鋼材的影響進行冷卻控制[3]。在保證生產量的情況提升鋼材質量，考慮到固定時間內工序所達到的產量要求，避免產線在快速運作的同時產生大量次品，當生產線的品質和速度處于相對穩定狀態時，再適當進行工藝設備、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。

3.明確生產前的選材目標

熱處理工藝的實現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。一旦模具出現問題就會影響一批次的鋼材質量，鋼材在選材目標上的不確定定位，則會影響所有進入生產的成品最終質量。確定選材目標與對應的人員和廠商進行溝通，到鋼材原材料生產地進行嚴格的考察，確定與產線標準一致后再實行采購和應用。注意原材料在處理時應當以怎樣的溫度進行，模具和材料所能承受的溫度差在多少度的范圍之內，考慮到設備損耗對整體生產造成的全面影響，將選材作為重要的一項生產任務來控制，依據材料的重要性能進行產線上應用控制。

4.保障合理設計和操作模具

設計模具是要根據前后工序的鋼材尺寸，制造出剛好的包裹標準鋼材的道具，使用材料要與鋼材不發生任何形式的反應，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時進行存放。模具的設計要結合鋼材標準和應用環境，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，結合應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。在修復已損傷模具時選用合理機器，使模具在恢復操作使用時能符合產品需求。結合實際的生產操對模具設計流程進行檢查，確保修復后的模具與損傷前有同等的使用效果，根據操作狀況對模具設計方面是否合理進行審查，以保證模具質量的方式來提升鋼材質量。

結語：鋼材質量的確保與套管質量密切相關，對熱處理工藝中的部分流程進行了解。依據影響鋼材性能的流程要求和具體影響，將影響套管質量的工序因素進行分析，提出了加熱能力、選材目標等幾點可控制因素的對應措施。對控制鋼材的生產環境以及產線效率等可行策略，進行了影響分析以及控制需求下的必要闡述，結合長期保障產線質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. 昭通頁巖氣示范區水平井生產套管固井技術[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[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]. 山東工業技術， 2018（16）：9-9.