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P110钢级石油套管热处理工艺探讨 郭兆成 石晓霞 马爱清 摘要：文章通过对不同淬火温度、回火温度以及回火保温时间下的30MnCr22钢调质生产的P110钢级石油套管力学性能的实验室研究，得出热处理对P110钢级石油套管力学性能的影响趋势，筛选出最佳的热处理制度应用于当前工业化生产中。 关键词：P110；热处理；力学性能 对淬火工艺而言，为实现淬火首先必须将钢加热到临界点（Ac3或Ac1）以上获得马氏体组织，其后的冷却速度必须大于临界淬火速度（Vc），以得到全部马氏体组织。为此，必须注意选择适当的淬火温度和冷却速度。淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火温度主要根据钢的临界点确定，亚共析钢通常加热至Ac3以上30～50℃；对于低合金钢，淬火温度亦应根据临界点Ac1或Ac3确定，考虑合金元素的作用，为了加速奥氏体化，淬火温度可偏高些，一般为Ac1或Ac3以上50～100℃。回火是将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。回火的主要目的是减少或消除淬火应力，保证相应的组织转变，提高钢的韧性和塑性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，以满足各种用途工件的性能要求。 CCT曲线 实验室对30MnCr22生产的P110钢级石油套管进行了取样CCT曲线实验，实验结果见图1所示。 图30MnCr22钢的CCT曲线图0MnCr22钢Ac1=720℃，Ac3=804。回火保温时间对性能的影响 图回火保温时间对强硬度塑韧性影响随着回火保温时间的延长，抗拉强度、屈服强度和硬度值均振荡走低；延伸率和冲击功却在振荡走高。回火对性能的影响 图3 回火温度对性能的影响 从图3可以看出，880℃淬火保温30 min，随着回火的，抗拉强度屈服强度振荡走低延伸率和冲击功振荡走高。火对性能的影响 抗拉强度屈服强度振荡走低延伸率和冲击功振荡走高。Q减小，晶粒长大速度增加，奥氏体晶粒开始粗化，淬火后形成的马氏体板条也越粗大[2]。钢的塑性、韧性降低。 （3）通过以上实验结果，筛选出最佳热处理制度为880 ℃淬火保温30 min，580℃回火保温 50 min。 4 现场工业生产 现场试验热无缝钢管规格为177.8mm×9.19mm，热处理制度为880 ℃淬火保温30 min，580℃回火保温 50 min，力学性能见表2所示。 表2 现场试验力学性能检测结果 编号 Rt0.6 /MPa Rm/MPa A/% Akv/J 1 831 911 26 84 83 76 2 838 935 21 74 74 80 标准要求 758～965 ≥862 ≥15 ≥32 注：冲击试样为3/4尺寸纵向试样，实验环境为0℃。 从现场热处理的试验力学性能检测结果可以看出屈服强度、抗拉强度、延伸率及0℃下V型冲击韧性完全符合API SPEC 5CT标准[3]的要求。 5 结论 （1）回火保温时间延长，抗拉强度、屈服强度和硬度值均振荡走低延伸率和冲击功却在振荡走高 P110钢级石油套管屈服强度，抗拉强度、冲击韧性、延伸率完全符合API标准要求。 参考文献 [1] 中国冶金百科全书, 中国冶金百科全书总编辑委员会. 金属材料[M].北京：冶金工业出版社，2001 [2] 李亚欣, 刘雅政, 赵金锋等. P110级25MnV钢石油套管热处理工艺的优化[J]. 特殊钢，2009，6：38. [3] API spec 5CT 套管和油管规范[S]. 1