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)自動的方式生產(chǎn)，熱處理后產(chǎn)品性能檢驗通過抽檢方式進行，不可能100％產(chǎn)品性能得到驗證，嚴格控制熱處理生產(chǎn)過程的各個相關(guān)因素是保證鋼管性能穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵。通過采取有效措施，從熱處理生產(chǎn)線的性能特點、維護和使用、熱處理工藝和質(zhì)量管理、生產(chǎn)人員管理等方面進行嚴格控制，確保了產(chǎn)品性能可靠，得到用戶充分認可。16mn鋼管在下井和服役過程中要承受內(nèi)壓、外壓、彎曲、旋轉(zhuǎn)、磨損、腐蝕等苛刻條件”，因此對于鋼管性能(包括機械性能、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)油氣田的勘探開采，對于N800和P110鋼級以上高鋼級產(chǎn)品的需求越來越普遍，而這些鋼級按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須進行全長熱處理。熱處理工序在16mn鋼管的整個生產(chǎn)過程中屬于“特殊工序”團，因為鋼管熱處理后的性能控制只能通過控制熱處理工藝參數(shù)間接實現(xiàn)，且只能抽檢而不能100％驗證性能。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工序進行細致控制和確認，才能保證鋼管性能的可靠和穩(wěn)定。當(dāng)前天津鋼管集團股份有限公司(以下簡稱天管)，有7條鋼管熱處理生產(chǎn)線，產(chǎn)能超過100萬噸。經(jīng)過近20年的生產(chǎn)、研發(fā)，天管集團對16mn鋼管的熱處理生產(chǎn)積累了較豐富的經(jīng)驗。本文結(jié)合? ? 2? 天管集團的生產(chǎn)經(jīng)驗，對16mn鋼管的連續(xù)熱處理生產(chǎn)的可靠性進行系統(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)特點和使用要求16mn鋼管熱處理多采用自動連續(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)定提供了堅實基礎(chǔ)。通常一條鋼管熱處理生產(chǎn)線的產(chǎn)量可達5~25萬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式連續(xù)熱處理爐，淬火采用內(nèi)外同時冷卻的臥式淬火機構(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)中必須對設(shè)備的功能和穩(wěn)定性足夠重視。下面根據(jù)天管集團的熱處理經(jīng)驗，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熱處理生產(chǎn)過程的關(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間)、加熱區(qū)的氧化氣氛控制等特征參數(shù)都會對鋼管質(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鋼管性能要求嚴格，熱處理爐控溫精度應(yīng)達到±5℃，滿足II類加熱爐的要求，均熱后鋼管全長及周向溫差≤10℃，溫度按照設(shè)值自動或手動控制，具有控溫報警功能來保證溫度處于工藝要求范圍。鋼管加熱時間，步進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40℃/min。鋼管爐內(nèi)加熱時間T加熱=T升溫+T保溫，鋼管升溫時間主要受鋼管有效尺寸和布料方式影響，不同規(guī)格所需時間存在一定差異，鋼管保溫時間根據(jù)鋼種和產(chǎn)品要求設(shè)計。新建或改造的熱處理爐生產(chǎn)前適宜采用的“黑匣子測溫”（通過黑匣子測溫實驗確定鋼管在長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熱處理操作工藝和爐窖設(shè)計提供依據(jù)）圈的方法對熱處理爐的有效加熱區(qū)進行動態(tài)測試，通過分析測試數(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、實際升溫速度、實際保溫時間、熱處理爐的加熱系數(shù)等，來驗證設(shè)備是否滿足設(shè)計和工藝要求。加熱時間，鋼管在高溫爐內(nèi)進行淬火加熱的實際升溫過程氣流量等參數(shù)的功能，以實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯。