一种厚壁L80-13Cr无缝钢管的热处理装置的制作方法

　　本实用新型属于金属热处理设备技术领域，涉及一种厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理装置。

　　背景技术：

　　l80-13cr是一种石油天然气开采用钢，具有良好的耐二氧化碳腐蚀性能，良好的耐海水腐蚀性，是成本低廉的耐腐蚀合金，在油气田开采中，l80-13cr无缝钢管应用较为广泛。l80-13cr不仅要求具备api5ct的80ksi强度性能，而且要求具备良好的韧性。壁厚30mm以下的无缝钢管加热奥氏体化后出炉，采用空气为淬火介质同时强制空气高速流动，使无缝钢管冷却到室温后进入回火炉，可以实现要求的力学性能；然而壁厚30mm以上的13cr热处理很难淬透，导致很难获得强度和冲击韧性同时具备的性能；目前为解决这个问题，通常采用两种热处理方法来获得厚壁l80-13cr的性能：①无缝钢管加热保温保证奥氏体化完全且均匀后出炉，采用搅动油为淬火介质，无缝钢管冷却至室温后进入回火炉。②无缝钢管加热保温保证奥氏体化完全且均匀后出炉，采用搅动合成淬火液为淬火介质，无缝钢管冷却至室温后进入回火炉。

　　采用油淬的方式可避免无缝钢管产生淬火裂纹，同时实现较好的机械性能。但是油淬不仅需要油槽，且油容易燃烧，安全性较差，还需要相应的冷却系统，同时，油易老化，增加了更换新油的成本，且淬火后无缝钢管不易清洗，增加了清洗工序，导致油淬的成本比较高。采用淬火液方式进行冷却时可获得较好机械性能，但批量生产需要大量的合成淬火液，且消耗较快，成本较高。

　　技术实现要素：

　　本实用新型所要解决的技术问题是提供一种厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理装置，优化无缝钢管的热处理过程，提高热处理后厚壁l80-13cr无缝钢管的质量，降低生产成本。

　　本实用新型的技术方案是：厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理装置，包括淬火炉、冷却水槽、冷床和回火炉，淬火炉、冷却水槽、冷床和回火炉依次布置。冷却水槽设有内喷嘴和旋转托轮。旋转托轮用于冷却时水平放置无缝钢管，内喷嘴用于沿轴向无缝钢管内孔中喷入循环水。

　　冷却水槽装满循环水，冷却水槽设有出水口，出水口通过水泵连接到内喷嘴。淬火炉由炉体、炉门、加热元件、通风机构和控制系统组成。炉体由型钢及钢板焊接而成，炉衬内壁采用不锈钢板与炉壳连接成整体。加热元件采用高电阻合金的电阻带或电阻丝。通风机构由鼓风机和导风板组成，控制系统采用可控硅、数显表，对温度控制及报警。炉门设计在炉体的下部，炉门的起闭动作采用机械传动的方式。回火炉包括外壳、通风机构、炉衬、炉门、加热元件和控制系统。外壳由钢板和型钢焊接而成，炉衬为玻璃纤维，通风机构由鼓风机和导风板组成，加热元件为高温电阻丝或电阻带，炉门采用带升降结构的炉门。冷床为滑轨式冷床、运载链式冷床、辊盘式冷床、步进式冷床或离线冷床。

　　本实用新型厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理装置，通过优化无缝钢管的热处装置和流程，使用水和空气作为淬火介质，进行分阶段淬火，不仅实现了无缝钢管的良好淬透，而且避免了13cr无缝钢管在单一水介质中冷却导致的淬火裂纹。在风冷条件下完成过冷奥氏体向马氏体的转变，降低了马氏体转变过程中的冷却速度，减小了马氏体形成时的内应力，避免无缝钢管产生淬火裂纹。以水替代油作为淬火介质，免去了无缝钢管的清洗工序，价格低廉，操作方便，安全性高，降低了生产成本，提高了生产效率。

　　附图说明

　　图1为本实用新型厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理装置的流程示意图；

　　图2为冷却水槽的示意图；

　　其中：1—内喷嘴、2—无缝钢管、3—旋转托轮、4—循环水、5—冷却水槽、6—淬火炉、7—冷床、8—回火炉。

　　具体实施方式

　　下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明。本实用新型保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本实用新型保护的范围。

　　本实用新型厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理装置如图1所示，包括淬火炉6、冷却水槽5、冷床7和回火炉8，淬火炉、冷却水槽、冷床和回火炉依次布置。淬火炉6与无缝钢管仓连通，回火炉8连通道产品仓。如图2所示，冷却水槽5设有内喷嘴1、旋转托轮3。旋转托轮用于冷却时水平放置无缝钢管，内喷嘴1用于沿轴向无缝钢管内孔中喷入循环水。冷却水槽5装满循环水4，冷却水槽设有出水口，所述出水口通过水泵连接到内喷嘴。

　　淬火炉6由炉体、炉门、加热元件、通风机构和控制系统组成。炉体由型钢及钢板焊接而成，炉衬内壁采用不锈钢板与炉壳连接成整体。加热元件采用高电阻合金的电阻带或电阻丝。通风机构由鼓风机和导风板组成，控制系统采用可控硅、数显表，对温度控制及报警。炉门设计在炉体的下部，炉门的起闭动作采用机械传动的方式。回火炉8包括外壳、通风机构、炉衬、炉门、加热元件和控制系统。外壳由钢板和型钢焊接而成，炉衬为玻璃纤维，通风机构由鼓风机和导风板组成，加热元件为高温电阻丝或电阻带，炉门采用带升降结构的炉门。冷床7为滑轨式冷床。

　　本实用新型对厚壁l80-13cr无缝钢管进行热处理。无缝钢管外圆直径为φ158mm，壁厚38.1mm，长度6500mm。材质成为apispec5ct标准l80-13cr标准材质。本实用新型厚壁l80-13cr无缝钢管的热处理方法，热处理步骤如下：

　　⑴无缝钢管在淬火炉中加热至990±5℃，保温454min，完成组织的奥氏体化过程；

　　⑵无缝钢管完成保温后立刻出炉，迅速放置到如图1所示的装满循环水4的水槽5上方的旋转托轮2上，转动旋转托轮同时开启内喷嘴1，沿轴向无缝钢管12的内孔中喷入循环水；拖轮转速40～45rpm/min，内喷水压力0.20mpa；

　　⑶旋转托轮带动无缝钢管旋转且托轮逐渐下沉，使无缝钢管管体二分之一沉入水面以下，另外二分之一漏在水面以上，内喷头1的轴线始终与无缝钢管的轴线重合；当无缝钢管温度冷却到250℃时，旋转托轮升起使无缝钢管离开水面；

　　⑷将出水后的无缝钢管迅速输送至冷床，用轴流风机进行吹风冷却，待无缝钢管温度冷却至60℃以下后输送至回火炉，在715℃～725℃进行回火处理，回火保温时间200min～210mmin。经过质量检测和性能测试，

　　本实用新型热处理方法处理后的厚壁l80-13cr无缝钢管的质量为：淬火后组织：细小马氏体；硬度：hrc42～48；淬火后管子表面：光洁、平整；无淬火裂纹；回火后组织：回火索氏体；硬度：hrc18～22。

　　回火后技术性能：抗拉强度＞690mpa、屈服强度580～630mpa、延伸率18～23％、0℃横向冲击功35～60j。