一种钻杆成型焊缝的热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及钢铁材料的热处理技术领域，尤其设及一种钻杆成型焊缝的热处理方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，钻杆的成型主要是将管体和接头通过摩擦焊工艺进行成型焊缝。摩擦焊工 艺的一般流程为：接头检验一管体外观检验一管体无损检验一管端加工一惯性摩擦焊接一 去应力退火一飞边加工一泽火一回火一焊区检验一成品钻杆称重、测长一焊接耐磨带一标 识、打包、发货。 阳00；3] 现有技术中，通常W生产管体外径为88. 9mm、101. 6mm、127mm、139. 7mm的钻杆为 主，对于焊接的钻杆管体端部均需要加厚，加厚端壁厚介于12.Olmm-24. 62mm之间。钻杆焊 后热处理采用退火、泽火、回火工艺。在对小钻杆，例如，外径小于88. 9mm加厚端壁厚小于 19. 05mm的钻杆进行泽火时，由于钻杆焊缝处管壁太薄且冷却速度太快，其焊缝处的瞬时内 应力超过该钢材的断裂强度，易发生泽火裂缝。
[0004] 为了解决上述问题，现有热处理工艺中通常将泽火液浓度提高至7%，但是，因为 小钻杆加厚端管壁太薄，管体内外冷却速度差别大，表面呈压应力，屯、部呈拉应力，出现的 最大拉应力超过其抗拉强度仍易发生泽火裂缝。即泽火液浓度由3%提高至7%，并未给消 除成型焊缝带来好的效果，所W仅仅依靠提高泽火液浓度已经无法从根本上解决小钻杆焊 缝的裂缝问题。 阳0化]因此，需要一种热处理工艺W解决小钻杆摩擦焊生产过程中容易产生裂缝的问 题。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述全部或部分技术问题，本发明提供了一种钻杆成型焊缝的热处理方 法，包括W下步骤：首先，将钻杆管体与接头之间的经摩擦焊形成的焊缝区进行退火处理； 然后，将退火后的钻杆在室溫中空冷，直至冷却到室溫；最后，将冷却后的钻杆进行回火处 理。
[0007] 在运种情况下，钻杆管体与接头之间经摩擦焊之后，先进行退火和室溫空冷过程， 此时焊缝处的组织由奥氏体转变为马氏体。经特定溫度和保溫时间下的回火处理，马氏体 转变成回火索氏体。由于回火索氏体具有良好的初性和塑性，同时强度亦较高，因此使得钻 杆焊缝具有良好的综合力学性能，最终保证了钻杆管体与接头之间连接的牢固性。上述热 处理方法尤其适用于外径小于88. 9mm加厚端壁厚小于19. 05mm的钻杆。 阳00引进一步地，退火溫度为645°C至675。保溫时间为9s至11s。优选地，退火溫度 为660°C，保溫时间为10s。由此，使焊缝区域的金属组织均匀化，去除部分内应力，并为后 续的热处理工艺做准备。
[0009] 进一步地，所述室溫空冷过程中的溫度范围为10°C至40°C，优选地，为14°C。由 此，焊缝处的组织由奥氏体转变为马氏体。
[0010] 进一步地，回火溫度为635°C至665°C，保溫时间为80s至100s。优选地，回火溫度 为650°C，保溫时间为90s。由此，马氏体转变成回火索氏体。
[0011] 进一步地，退火与回火的加热步骤在中频感应加热设备的中频感应线圈内进行。 由此，钻杆成型焊缝处可W得到较为均匀的加热处理。
[0012] 进一步地，在退火与冷却步骤之间还包括对焊缝进行飞边加工的步骤。
[0013] 进一步地，钻杆外径小于88. 9mm，钻杆管体加厚端壁厚小于19. 05mm。优选地，钻 杆外径为60. 32mm，钻杆管体加厚端壁厚为10. 68mm。
[0014] 进一步地，钻杆成型焊缝的热处理方法还包括对热处理后的钻杆进行性能测试的 步骤。例如，抗拉性能测试、冲击性能测试、弯曲性能测试W及硬度性能测试。由此，可W检 测和评价小钻杆的机械性能。
[0015] 本发明的优点在于：（1)经本发明的热处理方法处理过的钻杆焊缝，使得焊缝内 部组织中的位错大量消除，金属组织达到或接近平衡状态，使得钻杆具有良好的使用性能。 (2)由室溫空冷步骤代替泽火步骤，冷却过程比较缓和，避免了因泽火过程中快速冷却而使 钻杆内产生溫度梯度和内应力，使得钻杆焊缝处的组织更细，彻底解决了小钻杆焊缝处出 现裂纹的问题。（3)采用上述热处理工艺生产的小钻杆，一次合格率从88%提高至100%， 提升了生产效率，而且机械性能超过API标准。
【附图说明】
[0016] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中： 阳017] 图1为本发明实施例的小钻杆的结构示意图；
[001引图2为本发明实施例的小钻杆的抗拉试验试样取样位置示意图；
[0019] 图3为本发明实施例的小钻杆的冲击试验试样取样位置示意图；
[0020] 图4为本发明实施例的小钻杆的弯曲试验示意图；
[0021] 图5为本发明实施例的小钻杆的硬度试验试样取样位置示意图；
[0022] 表1为本发明实施例的小钻杆的焊缝性能检验报告。
[0023] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0025] 如图1所示，为本发明实施例的小钻杆的结构示意图。小钻杆由钻杆接头4和钻 杆管体4'焊接而成。在远离钻杆接头4的一端设有钻杆管体加厚部2,在靠近钻杆接头4 的一端形成有焊区3。在钻杆管体4'和钻杆接头4焊接时，钻杆管体4'和钻杆接头4接触 摩擦面会烙化掉一部分，向外形成飞边，运个区域范围，即是焊区3所指的范围。焊缝5是 钻杆管体4'和钻杆接头4接触摩擦面烙化在一起而形成的。从图1中还可W看出小钻杆 焊缝力学试样的取样位置区域8的位置和方向。 阳0%] 在本发明的一个具体的实施例中，对钻杆管体外径为060. 32mm，管体壁厚为 10. 68mm的小钻杆焊缝进行热处理。首先，将焊缝部位在中频感应线圈内加热到660°C，保 溫10秒进行退火处理。之后，将