1? 16mn鋼管熱處理性能可靠性的研究?[摘要]16mn鋼管的熱處理大多采用連續(xù)自動(dòng)的方式生產(chǎn)，熱處理后產(chǎn)品性能檢驗(yàn)通過(guò)抽檢方式進(jìn)行，不可能100％產(chǎn)品性能得到驗(yàn)證，嚴(yán)格控制熱處理生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)相關(guān)因素是保證鋼管性能穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵。通過(guò)采取有效措施，從熱處理生產(chǎn)線的性能特點(diǎn)、維護(hù)和使用、熱處理工藝和質(zhì)量管理、生產(chǎn)人員管理等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保了產(chǎn)品性能可靠，得到用戶充分認(rèn)可。16mn鋼管在下井和服役過(guò)程中要承受內(nèi)壓、外壓、彎曲、旋轉(zhuǎn)、磨損、腐蝕等苛刻條件”，因此對(duì)于鋼管性能(包括機(jī)械性能、抗擠毀、內(nèi)屈服、抗腐蝕和其它使用性能)有著很高的可靠性要求。特別是近年來(lái)深井、超深井、深海以及含硫化氫、二氧化碳等復(fù)雜地質(zhì)油氣田的勘探開(kāi)采，對(duì)于N800和P110鋼級(jí)以上高鋼級(jí)產(chǎn)品的需求越來(lái)越普遍，而這些鋼級(jí)按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須進(jìn)行全長(zhǎng)熱處理。熱處理工序在16mn鋼管的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中屬于“特殊工序”團(tuán)，因?yàn)殇摴軣崽幚砗蟮男阅芸刂浦荒芡ㄟ^(guò)控制熱處理工藝參數(shù)間接實(shí)現(xiàn)，且只能抽檢而不能100％驗(yàn)證性能。套管和油管規(guī)范ISO?11960(API?5cT)也將熱處理工序定義為“需要確認(rèn)的工序”。鑒于熱處理工序的重要性和特殊性，16mn鋼管的制造廠必須對(duì)工序進(jìn)行細(xì)致控制和確認(rèn)，才能保證鋼管性能的可靠和穩(wěn)定。當(dāng)前天津鋼管集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱天管)，有7條鋼管熱處理生產(chǎn)線，產(chǎn)能超過(guò)100萬(wàn)噸。經(jīng)過(guò)近20年的生產(chǎn)、研發(fā)，天管集團(tuán)對(duì)16mn鋼管的熱處理生產(chǎn)積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合? ? 2? 天管集團(tuán)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)16mn鋼管的連續(xù)熱處理生產(chǎn)的可靠性進(jìn)行系統(tǒng)分析，圍繞16mn鋼管的熱處理相關(guān)環(huán)節(jié)闡述保證熱處理性能可靠的措施。? 主要熱處理設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)和使用要求16mn鋼管熱處理多采用自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)方式，不僅生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大，而且為產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通常一條鋼管熱處理生產(chǎn)線的產(chǎn)量可達(dá)5~25萬(wàn)t，主體設(shè)備包括熱處理爐和淬火冷卻等。為了得到最高的生產(chǎn)效率，熱處理爐通常采用步進(jìn)式連續(xù)熱處理爐，淬火采用內(nèi)外同時(shí)冷卻的臥式淬火機(jī)構(gòu)，可保證鋼管淬火后整體性能均勻。熱處理設(shè)備的可靠性為產(chǎn)品性能穩(wěn)定提供了良好的保障，設(shè)備的功能為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了方法和手段，生產(chǎn)中必須對(duì)設(shè)備的功能和穩(wěn)定性足夠重視。下面根據(jù)天管集團(tuán)的熱處理經(jīng)驗(yàn)，歸納主要設(shè)備應(yīng)具有的功能。? 2．1熱處理爐? 鋼管熱處理爐是整個(gè)熱處理生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備。其中有效加熱區(qū)的溫度均勻性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，生產(chǎn)節(jié)奏的準(zhǔn)確性(節(jié)奏反應(yīng)了鋼管的加熱和保溫時(shí)間)、加熱區(qū)的氧化氣氛控制等特征參數(shù)都會(huì)對(duì)鋼管質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。16mn鋼管熱處理性能可靠性的研究鋼管加熱溫度，API16mn鋼管性能要求嚴(yán)格，熱處理爐控溫精度應(yīng)達(dá)到±5℃，滿足II類加熱爐的要求，均熱后鋼管全長(zhǎng)及周向溫差≤10℃，溫度按照設(shè)值自動(dòng)或手動(dòng)控制，具有控溫報(bào)警功能來(lái)保證溫度處于工藝要求范圍。鋼管加熱時(shí)間，步進(jìn)式熱處理爐屬于快速加熱爐，低合金鋼管最大升溫速度可達(dá)40℃/min。鋼管爐內(nèi)加熱時(shí)間T加熱=T升溫+T保溫，鋼管升溫時(shí)間主要受鋼管有效尺寸和布料方式影響，不同規(guī)格所需時(shí)間存在一定差異，鋼管保溫時(shí)間根據(jù)鋼種和產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)。新建或改造的熱處理爐生產(chǎn)前適宜采用的“黑匣子測(cè)溫”（通過(guò)黑匣子測(cè)溫實(shí)驗(yàn)確定鋼管在長(zhǎng)度和圓周方向上的溫度分布，確定不同爐窖的熱處理溫度的均勻性為改進(jìn)熱處理操作工藝和爐窖設(shè)計(jì)提供依據(jù)）圈的方法對(duì)熱處理爐的有效加熱區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)得到熱處理爐的一系列特性參數(shù)，例如鋼管的溫度均勻性、實(shí)際升溫速度、實(shí)際保溫時(shí)間、熱處理爐的加熱系數(shù)等，來(lái)驗(yàn)證設(shè)備是否滿足設(shè)計(jì)和工藝要求。加熱時(shí)間，鋼管在高溫爐內(nèi)進(jìn)行淬火加熱的實(shí)際升溫過(guò)程氣流量等參數(shù)的功能，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯。