1  16mn钢管热处理性能可靠性的研究 [摘要]16mn钢管的热处理大多采用连续自动的方式生产，热处理后产品性能检验通过抽检方式进行，不可能100％产品性能得到验证，严格控制热处理生产过程的各个相关因素是保证钢管性能稳定可靠的关键。通过采取有效措施，从热处理生产线的性能特点、维护和使用、热处理工艺和质量管理、生产人员管理等方面进行严格控制，确保了产品性能可靠，得到用户充分认可。16mn钢管在下井和服役过程中要承受内压、外压、弯曲、旋转、磨损、腐蚀等苛刻条件”，因此对于钢管性能(包括机械性能、抗挤毁、内屈服、抗腐蚀和其它使用性能)有着很高的可靠性要求。特别是近年来深井、超深井、深海以及含硫化氢、二氧化碳等复杂地质油气田的勘探开采，对于N800和P110钢级以上高钢级产品的需求越来越普遍，而这些钢级按照标准规定必须进行全长热处理。热处理工序在16mn钢管的整个生产过程中属于“特殊工序”团，因为钢管热处理后的性能控制只能通过控制热处理工艺参数间接实现，且只能抽检而不能100％验证性能。套管和油管规范ISO 11960(API 5cT)也将热处理工序定义为“需要确认的工序”。鉴于热处理工序的重要性和特殊性，16mn钢管的制造厂必须对工序进行细致控制和确认，才能保证钢管性能的可靠和稳定。当前天津钢管集团股份有限公司(以下简称天管)，有7条钢管热处理生产线，产能超过100万吨。经过近20年的生产、研发，天管集团对16mn钢管的热处理生产积累了较丰富的经验。本文结合    2  天管集团的生产经验，对16mn钢管的连续热处理生产的可靠性进行系统分析，围绕16mn钢管的热处理相关环节阐述保证热处理性能可靠的措施。  主要热处理设备的技术特点和使用要求16mn钢管热处理多采用自动连续生产方式，不仅生产效率高、产量大，而且为产品质量稳定提供了坚实基础。通常一条钢管热处理生产线的产量可达5~25万t，主体设备包括热处理炉和淬火冷却等。为了得到最高的生产效率，热处理炉通常采用步进式连续热处理炉，淬火采用内外同时冷却的卧式淬火机构，可保证钢管淬火后整体性能均匀。热处理设备的可靠性为产品性能稳定提供了良好的保障，设备的功能为产品质量控制提供了方法和手段，生产中必须对设备的功能和稳定性足够重视。下面根据天管集团的热处理经验，归纳主要设备应具有的功能。  2．1热处理炉  钢管热处理炉是整个热处理生产过程的关键设备。其中有效加热区的温度均匀性、准确性和稳定性，生产节奏的准确性(节奏反应了钢管的加热和保温时间)、加热区的氧化气氛控制等特征参数都会对钢管质量产生重要影响。16mn钢管热处理性能可靠性的研究钢管加热温度，API16mn钢管性能要求严格，热处理炉控温精度应达到±5℃，满足II类加热炉的要求，均热后钢管全长及周向温差≤10℃，温度按照设值自动或手动控制，具有控温报警功能来保证温度处于工艺要求范围。钢管加热时间，步进式热处理炉属于快速加热炉，低合金钢管最大升温速度可达40℃/min。钢管炉内加热时间T加热=T升温+T保温，钢管升温时间主要受钢管有效尺寸和布料方式影响，不同规格所需时间存在一定差异，钢管保温时间根据钢种和产品要求设计。新建或改造的热处理炉生产前适宜采用的“黑匣子测温”（通过黑匣子测温实验确定钢管在长度和圆周方向上的温度分布，确定不同炉窖的热处理温度的均匀性为改进热处理操作工艺和炉窖设计提供依据）圈的方法对热处理炉的有效加热区进行动态测试，通过分析测试数据得到热处理炉的一系列特性参数，例如钢管的温度均匀性、实际升温速度、实际保温时间、热处理炉的加热系数等，来验证设备是否满足设计和工艺要求。加热时间，钢管在高温炉内进行淬火加热的实际升温过程气流量等参数的功能，以实现产品质量的可追溯。