钻杆管体与接头在摩擦对焊后热处理工艺的分析

江苏TZ

　　钻杆管体与接头摩擦对焊后，在焊缝处的组织可能不均匀，热影响区具有过热组织和魏氏组织，造成很大的内应力。魏氏组织及晶粒粗大能显著降低钢的塑性和冲击韧性，而带状组织使钢的机械性能出现各向异性，断面收缩率较低，尤其是横向冲击韧性较低，所以必须对其进行热处理来改善其性能，以达要求。目前世界上对钻杆焊缝热处理的成熟工艺为完全退火、调质处理(即淬火加回火)。
* y$ j. B  d6 o& v; }1 @" y　　完全退火就是将工件加热到Ac3以上20-30℃之间，保温后在空气中进行冷却，最终得到珠光体组织。通过完全退火，组织发生重结晶，使钢的晶粒细化，组织均匀，魏氏组织难以形成，并能消除带状组织，从而改善钢的性能，为淬火做好组织准备。
　　为了得到优良的综合机械性能，还需要对焊接区进行调质处理，即淬火加回火。淬火即将钢加热到Ac3或Ac1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体(下贝氏体)的热处理工艺，其主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同的温度回火以获得所需要的性能。在钻杆热处理工艺中一般采用喷射淬火法，即向工件喷射急速水流的淬火方法，这种方法主要用于局部淬火的工件，由于这种淬火方法不会在工件表面形成蒸气膜，故可保证比普通水淬得到更深的淬硬层，采用细水流并使工件上下运动或旋转，可以保证实现工件均匀冷却淬火。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，以便淬火后得到细小的马氏体组织，对于中、低碳合金钢，一般采用加热温度略低于Ac3点的亚温淬火，这样可以保留少量能富集一些有害杂质的韧性相铁素体，不但可以降低钢的冷脆转变温度，减少回火脆性及氢脆敏感性，甚至比正常淬火的性能还要高些。
　　淬火后将进行高温回火处理，回火是将淬火钢在Ac1以上温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当的方式冷却到室温的工艺过程。其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。高温回火温度约为500-650℃，回火组织为回火索氏体。
　　钻杆对焊区域在经过上述热处理后，最终得到的金相组织为回火索氏体，这也是性能检验的一个依据。【MechNet】