J55钢级SEW管坯调质生产N80Q套管工艺研究

通常在生产J55钢级SEW管坯时，采用的原料牌号为TG22，而生产N80Q钢级SEW管坯时，采用的原料牌号为TG26。由于TG22原料只用于生产J55钢级，TG26原料只用于调质生产N80Q钢级，因此在生产中会增加成本，并且对原料采购和组织生产带来极大不便。如果能采用J55钢级牌号为TG22的原料生产出符合标准要求的N80Q SEW管坯，将可改变上述生产状况，拓宽该钢种的应用范围，既简化了SEW管坯的原料采购和生产组织，又降低了原料采购成本，带来较大的经济效益。

陶行知先生指出，“生活即教育，社会即学校，教学做合一”。 黄炎培先生指出:“职业教育应做学合一，理论与实习并行，知识与技能并重”。两位先生既为近代名人，又为教育名家，简单的语言中孕含着真知灼见，其理念对当下的高职教育有着重要指导意义。

1 试验材料及要求

1.1 试验材料

本研究采用J55钢级Φ139.7 mm×7.72 mm SEW管坯，原料牌号为TG22，其主要化学成分见表1，力学性能见表2。

 

表1 TG22管坯的主要化学成分%

  

w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）w（Cr）w（Cu）w（Al）0.23～0.25 0.19～0.25 1.25～1.35≤0.020≤0.010 0.01～0.04≤0.04≤0.04

 

表2 TG22管坯的力学性能

  

 

表3 分组热处理工艺

  

分组淬火工艺回火工艺1#930±10℃、加热36 min、水冷（＜50℃）550±5 ℃、 在炉 70 min、空冷2#930±10℃、加热36 min、水冷（＜50℃）570±5 ℃、 在炉 70 min、空冷3#930±10℃、加热36 min、水冷（＜50℃）590±5 ℃、 在炉 70 min、空冷4#930±10℃、加热36 min、水冷（＜50℃）610±5 ℃、 在炉 70 min、空冷

进行热处理调质的设备主要有步进式加热炉（2台）、外淋内喷式淬火装置、六辊式旋转钢管矫直机等。

1.2 试验目标

1.2.1 淬透性要求

根据API SPEC 5CT[1]规定，全壁厚硬度试验在管坯非淬火端进行，其硬度采用式（1）进行计算，即

 

通过计算可知，TG22牌号SEW管坯淬透性要求平均硬度≥HRC34。

1.2.2 调质后管坯的性能要求

按照APISPEC5CT（9th），设定热处理后N80Q管坯性能目标值如下:屈服强度552～758 MPa；抗拉强度≥689 MPa；伸长率≥15%；冲击功（1/2尺寸）≥15 J；压扁试验要求平行板间距为D×（1.074-0.019 4D/T）=101 mm；对于非金属夹杂物要求4类（硫化物、氧化铝、硅酸盐、球状氧化物）级别为:薄≤1.5，厚≤2.0，总和≤6.0；晶粒度要求为GB/T 6394中规定的6级或更细；热处理后基本金相组织为回火索氏体。

2 分组工艺试验

2.1 分组试制工艺确定

（2）4组试样调质后的组织均为回火索氏体。

2.2 分组试验结果

本次试验采用 Φ139.7 mm×7.72 mm SEW J55钢级（材质为TG22）管坯，按照4种工艺分组进行了N80Q目标性能调质工艺试制。

（5）非金属夹杂及晶粒度。分别对4组试样进行了晶粒度和非金属夹杂试验，试验结果全部合格，具体数据见表6。

（1）淬透性检验结果。淬透性试验在远离淬火端处取样，硬度检测位置如图1所示，淬透性检测结果见表4。

  

图1 硬度检测位置示意图

 

表4 分组工艺评定淬透性检测结果

  

分组编号HRC值1 2 3 4 5 6 7 8 9判定结果1#41.4 43.2 44.2 43.8 43.7 45.1 44.5 42.9 45.3合格2#44.2 42.9 44.5 42.1 45.1 44.2 45.1 44.8 45.7合格3#43.8 43.7 41.4 44.5 45.6 45.7 44.1 43.1 45.3合格4#44.9 44.3 44.6 43.9 43.9 45.6 44.1 43.2 44.9合格

（2）调质后母材金相组织。调制后试样金像组织形貌如图2所示，通过金相试验可以看出，调质后4组试样金相组织均为回火索氏体。

（3）调质处理后的力学性能。为了更好地分析调质后管坯的力学性能，分别对母材做了拉伸和冲击试验，试验结果见表5。

  

图2 调质后试样金相组织形貌

 

表5 调质后各分组试样母材力学性能

  

分组编号屈服强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率/%夏比冲击功均值/J 1#761 854 21.8 79 767 857 22.4 80 2#717 817 24.6 77 735 835 25.6 74 3#715 815 25.4 77 680 779 24.4 73 4#725 823 25.2 77 680 777 24.8 81

（4）压扁试验。分别对4组试样取头尾处得200 mm管环进行压扁试验，8组试样压至101 mm平行板间距，未出现开裂或断裂；压扁至相对接触，未出现不良组织结构、焊缝未熔合、分层、金属过烧或挤出金属等现象，压扁试验全部合格。

实行最严格水资源管理制度，其三大核心内涵之一的“水功能区限制纳污红线管理”，将成为流域水资源保护今后一个时期的工作重点。如何结合本流域实际，稳步深入地推进纳污红线管理，是流域水资源保护机构所面临的重大课题。

参考文献：

 

表6 各分组晶粒度和非金属夹杂检测数据

  

非金属夹杂晶粒度分组A B C D总和细粗细粗细粗细粗熔合线HAZ母材1#7 7.5 2#7.5 10 9.5 7 0.5 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 1.0 0.0 2.0 3#9 6.5 7 4#9 7 7.5

2.3 试验结果分析

（1）4组试样淬火后淬透性指标均符合API标准要求。

通过理论计算[2-10]得出TG22 SEW管坯的AC3温度为820℃，同时借鉴以往热处理经验，暂确定TG22 SEW管坯调质生产热处理工艺分组见表3。

（3）4组试样力学性能指标除1#试样外，均达到了API标准中对N80Q钢级管坯的要求。

多媒体示范。对比较抽象和复杂的问题，教师可使用图文、动画进行演示，让学生感悟大学语文阅读教育的过程性和方法性。比如，学生提到阅读的方法，读过以后就忘了。针对这个问题，教师就阅读笔记的重要性及技巧进行示范讲解，告诉学生做阅读笔记的要点：首先，要及时批注。批注的方式可以在书中直接标出，也可以用手机拍下页码、段落，将自己的想法写下来，如果是使用Kindle之类的电子书就更便捷了。其次，边阅读边思考并提出问题。再次，做必要的摘抄 。

在后续生产中将Φ139.7 mm×7.72 mm SEW J55钢级（材质为TG22）管坯按照表7热处理工艺进行批量（1 500 t）生产，按照API规定对调质后管坯进行了取样，所有试样检验结果均达到了API标准中对N80Q钢级套管的指标要求，调质后性能数据见表11和表12。

（5）晶粒度和非金属夹杂试验结果全部合格，均符合API标准要求。

由此可见，除1#试样管坯性能超出标准范围外，按照2#、3#、4#三组工艺进行调质生产均可得到符合API标准要求的N80Q SEW套管，说明SEW J55钢级（牌号TG22）管坯通过调质生产出N80Q套管的工艺范围较宽，调质生产的适应性较好，因此用SEW J55钢级（牌号TG22）管坯通过调质生产N80Q套管的工艺是可行的，可进行小批量试制。

按照最优原则，仔细对比以上数据可以看出，3#工艺调质生产的管坯性能最稳定，各指标最优，可使用3#工艺进行小批量试制，但考虑到3#工艺力学性能稍微偏高，借鉴以往的生产经验，最终确定进行小批量试制的热处理工艺见表7。

1）建立区域课程体系。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》指出：“专业设置与经济社会发展需求相适应。”[5]不同区域经济发展不同，对领域专业人才的要求也不同。针对不同的经济体系，培养专业人才，有利于节省教育资源，提高教学效率。

 

表7 小批量试制热处理工艺

  

淬火工艺回火工艺930±10℃、 加热36 min、水冷（30℃）600±5℃、 加热70 min、空冷

3 试制及检验

3.1 小批量试制及检验结果

将Φ139.7 mm×7.72 mm SEW J55钢级（材质为TG22）管坯按照表7的热处理工艺进行小批量试制，分组编号为5#，生产时工艺稳定，小批量试制检测数据如下。

（1）淬透性检验结果。硬度检测结果见表8。

教师通过平台的统计资料，查看学生在设为任务点的学习相关数据，对学生学习过程记录与作业练习进行分析，了解学生课前学习的整体情况，并对疑难问题进行归类、整理，针对典型问题设计课堂活动方案，并布置拓展项目，用于课堂准备课中研讨。

（4）压扁试验。对小批量试制管坯按照标准要求每20根分别在头尾取200 mm的管环进行压扁试验，10组试样压至101 mm平行板间距，未出现开裂或断裂；压扁至相对接触，未出现不良组织结构、焊缝未熔合、分层、金属过烧或挤出金属等现象，压扁试验全部合格。

 

表8 淬透性检测数据

  

分组编号HRC值判定1 2 3 4 5 6 7 8 9 5#47.9 47.8 48.8 48.3 47.6 49.0 43.8 48.4 48.4合格

（2）调质后母材金相组织5#试样微观形貌如图3所示。通过金相试验可以看出，小批量试制调质后管坯晶粒细化，基础金相组织均为回火索氏体。

  

图3 5#试样显微组织形貌

（3）调质处理后的力学性能。为了更好分析批量调质后管坯的力学性能，分别对母材和焊缝做了拉伸和冲击试验，由于焊缝拉伸只能做横向试验，故采用展平后加工试验方法，数值只能做参考，具体调质后各分组力学性能结果见表9。

隧道斜井：拱顶（腰）处检测厚度（设计厚度40cm）在28～32cm，缺陷纵向长度约为1.0m，缺陷环向长度约为0.8～1.0m。

（5）非金属夹杂及晶粒度。对5#试样进行了晶粒度和非金属夹杂试验，试验结果全部合格，具体数据见表10。

 

表9 5#试样力学性能检测数据

  

屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 夏比冲击功/J母材纵向伸长率/%焊缝横向母材纵向焊缝横向母材纵向焊缝横向母材焊缝661 762 720 22 77 44 682 775 811 24 90 43

 

表10 各分组晶粒度和非金属夹杂检测数据

  

非金属夹杂分组编号晶粒度A B C D细细粗细总和粗细粗粗熔合线HAZ母材5#0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 1.0 9 7 7.5

由以上数据可以看出，小批量试制管坯淬透性、力学性能指标均达到了API标准中N80Q钢级管坯的要求，并且数据居中、性能稳定，压扁试验全部合格，非金属夹杂、晶粒度均符合标准要求，按照试制工艺可以进行批量生产。

3.2 批量试制及检验结果

（4）压至101 mm平行板间距，未出现开裂或断裂，压扁试验全部合格。

 

表11 批量生产调质后母材力学性能

  

夏比冲击功/J炉批号屈服强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率/%实测值平均值X17203014-1 641 751 27 72、 75、 77 75 X17203524-1 668 772 26 75、 76、 85 79 X17203008-1 680 776 22 76、 72、 77 75 X17203523-1 647 756 20 80、 72、 79 77 X17203539-1 672 765 27 74、 81、 74 77 X17203534-1 699 796 20 78、 76、 72 75 X17203533-1 693 788 22 77、 90、 77 81

 

表12 批量生产调制后母材晶粒度和非金属夹杂检测数据

  

非金属夹杂晶粒度炉批号A B C D总和细粗细粗细粗细粗熔合线HAZ 母材X17203014-1 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 1.0 10.5 9.5 9 X17203524-1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 1.0 10 9.5 8.5 X17203008-1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 1.0 11 10.5 10.5 X17203523-1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 1.0 11 10 10 X17203539-1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5 11 10 9.5

4 结论

（1） SEW J55 钢级（材质为TG22）管坯通过调质生产N80Q套管的工艺范围较宽，调质生产的适应性较好，说明该工艺可行，采用该工艺可降低生产成本，拓宽该钢种管坯的生产工艺，便于组织生产。

（2）试验采用的热处理工艺调质生产出的N80Q套管，各项指标均达到了API标准中对N80Q钢级油管的要求，且性能稳定，延伸率较好，冲击韧性优良，可按照该工艺进行批量生产。

对每一个网格节点数i , 对应一个具体的半径R, 纬度角θ都完全遍历积分一次. 从纬度角θ网格节点数等于1处, 即垂直于光学系统镜面处开始积分, 积分到纬度角θ网格节点数等于MK处, 即积分到光学系统镜面处.

基于视觉监控下的半自主行驶是介于自主行驶与遥控驾驶之间的一种导航控制方式，车辆行驶中摄像头拍摄到的图像通过远程视频链路持续地回传到控制上位机.操作人员根据接收到的道路图像进行主观判断，完成针对车间运行管理的巡视.

[1]API SPEC 5CT,美国石油学会标准套管和油管规范[S].

[2]黄春峰.钢的热处理工艺设计经验公式[J].航空制造技术,2000（4）：53-55.

为了实现浮选尾矿中碲的回收，并且便于后续铅铋合金的分离，在浮选尾矿熔炼阶段对碲进行单独定向提取，采用碱性浸出的方式，对浸出碲后的浸出渣进行还原熔炼，熔炼阶段还原剂配比为浸出渣干基的20%，将熔炼合金进行真空蒸馏试验，试验条件为950 ℃、1 000 ℃、1 050 ℃，蒸馏时间均为45 min，浮选尾矿提碲后熔炼合金各组分分析结果见表6，试验结果见表7。

不进则退，李高明在蒙自花了三万块，挨着一家生意红火的理发店，街头街尾地打起了“价格战”。此时的李高明，是小店五六个师傅中技术最好的，凡事他都想亲力亲为。有时生意好，给客人做头做到一两点，客人看晚了回不去，竟也乐意在他的小店里睡一宿。生意不好时，他犯愁，整夜整夜睡不着。心情起起伏伏地过了三个月，实在太煎熬，他受不了了。

[3]赵振东.新钢种热处理工艺设计[J].新技术新工艺,1992（2）：6-10.

[4]黄春峰.50种常用钢材的回火方程[J].热加工工艺,1993（5）：48-50.

[5]太和久重雄.热处理108法[M].北京：机械技术出版社,1986.

[6]邹庆化.钢的成分、回火温度与硬度之间的关系[J].金属热处理,1994（3）：41-42.

[7]李自才.实用小资料[J].机械工人,1990（8）：63-65.

[8]钟士红.几种钢的回火方程和回火动力学曲线[J].金属热处理,1983（11）：8-10.

[9]曾正明.实用钢铁材料手册[M].北京:机械工业出版社，2015.

汉江流域纳入《全国重要江河湖泊水功能区划（2011—2030年）》名录内的水功能区共110个，其中保护区15个、保留区 38个、缓冲区9个、开发利用区20个。

[10]李国彬.热处理工艺规范与数据手册[M].北京:化学工业出版社，2013.