地质钻探管

用于地质钻探的管材

地质钻探管是用于地质钻探的管材。随着国内工业生产的发展，地质钻探管的需求量越来越大， DZ60级地质钻探管过去一直采用45MnMoB钢制造，依据市场这一发展动态，为抓住机遇，尽快形成42MnMo7地质钻探管的生产能力，以适应市场需求，依托自身技术力量对42MnMo7的生产工艺进行开发。

简介

随着国内工业生产的发展，地质钻探管的需求量越来越大， DZ60级地质钻探管过去一直采用45MnMoB钢制造，依据市场这一发展动态，为抓住机遇，尽快形成42MnMo7地质钻探管的生产能力，以适应市场需求，依托自身技术力量对42MnMo7的生产工艺进行开发。

钢种特性分析

42MnMo7钢是德国曼乃斯曼公司按美国石油协会标准API开发的钢种，主要用来生产N80油套管，该钢种为贝氏体钢， Ac1为720-730℃， Ac3为770-780℃，强度高、塑性低，脆性大，冷加工性能差。资料显示，要提高42MnMo7钢的塑性与韧性的途径如下：

1.获得细小的晶粒，因为贝氏体钢的有效晶粒尺寸和奥氏体晶粒尺寸的关系要比铁素体+珠光体钢更为密切。所以在贝氏体转变之前最大限度的减小奥氏体晶粒尺寸，从而获得细小的晶粒以改善钢韧性。添加细化晶粒的元素、合理的热处理是细化晶粒的有效措施。

2.降低钢中的P， S， N， H， O以及其它有害元素含量，减少钢中的非金属夹杂和适当降低钢中的含碳量。降低钢中有害元素含量，则可以减少它们在晶界的偏聚，使延迟破坏和环境脆化的敏感性大大降低;非金属夹杂物是断裂的裂纹源，减少非金属夹杂也就降低了裂纹产生机率；C强化作用很高，但却显著降低韧性，在标准要求范围内通过适当降低C的含量，对提高韧性是有益的。

3.最大限度的消除内应力，钢管的内应力主要在冷热变形过程中由于金属内部产生大量位错，位错的堆集和相互干扰阻止滑移的进一步进行而产生的。内应力的存在使得钢管塑性差，脆性大，只有最大限度的消除了内应力才能显著提高钢管的塑性和韧性。

4.减少表面氧化脱碳、吸氢.贝氏体钢强度高塑性差，表面轻微的缺陷都有可能使钢管产生裂纹和脆性断裂。因此要对钢坯加热、钢管的热处理及酸洗进行严格控制。

主要工艺流程

电弧炉初炼——炉外精炼——方坯连铸——管坯轧制——管坯穿孔——荒管热处理——钢管冷拔——成品热处理——钢管矫正——验收——包装入库

主要工艺特点

42MnMo7炼钢工艺

42MnMo7冶炼的关键是成分控制，降低有害杂质和气体含量是避免铸坯中的偏析，因此对冶炼工艺作了如下要求：

a.熔化过程注意控制吹氧强度，确保熔清碳大于0. 50%，终点碳大于0. 20%；

b.由于锰铁加入量大，为防止锰铁增P引起P超标，初炼炉放钢P≤0.10%，放钢温度大于1640℃；

c.按95%的回收率随钢流加入铌铁；

d.吊包温度:首包1580-1590℃ ，续包1560-1570℃。

管坯轧制

42MnMo7为中碳贝氏体系列钢，添加了一定量的Nb，Nb的加入可以阻止奥氏体原始晶粒在钢坯加热过程中的长大。考虑到把Nb固溶到奥氏体中及确保在再结晶区域轧制，因此加热温度设定为1180-1220℃。控制终轧温度的目的为细化晶粒，防止管坯塑性劣化，大量研究表明：通过在奥氏体临界温度附近轧制，由于变形温度降低，奥氏体再结晶能力弱，奥氏体晶体被压延拉长，同时变形过程产生的位错等缺陷不易消失，因此提供了大量的形核位置，形核率高，晶粒细化钢材韧性好。轧制工艺控制中确定终轧温度为Ar3+（50-100）℃约820-870℃。

管坯穿孔

坯料检验—剪切下料—斜底炉加热—二辊斜轧穿孔

管坯加热时采用低温慢速，加热出炉温度控制在1220-1240℃，加热时间50-60min，轧制节奏控制3支/min，炉内布料支数保持在150支以上。

冷拔

荒管经过去内应力退火、酸洗、润滑后放置2-3天消除氢脆，再在75t链式冷拔机上拔制成品。

总结

通过控制冶炼、轧制，以及采用合理的荒管热处理工艺后，钢管冷拔拔制过程中十分顺利，未出现裂纹、裂口、拔断等现象，模具消耗稳定在合理水平，成材率在80%以上。成品钢管经过热处理后塑性好，强度高，满足用户要求。

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