钻杆采用中频感应加热电源进行正火热处理产生软化缺陷的原因分析及感应加热区宽度窄化技术

钻杆是油田钻井机械设备的重要零件，钻杆由钻杆接头和管体摩擦焊接成。钻杆接头尺寸为直径132mmx23mm(壁厚)，其材料为36CrNiMo4高强度钢。高强钢焊后正火采用中频感应加热电源进行，如果感应加热宽度过大，在焊合区周围则形成较宽的热处理软化区，软化区强度明显降低，易发生焊接接头软化失效。为此，对36CrNiMo4钢摩擦焊接头进行了感应加热区窄化正火工艺试验，取得了良好效果。

为防止磁力线逸散和漏散磁通量，使加热效率增加，采用磁屏蔽，对感应器磁力线进行拘束控制，为此，我们研发了磁轭式感应器，该感应器设计成两匝，由于单匝感应器将产生热处理时的非闭合圆环，易使钻杆周向温度分布不均匀，而多匝感应器易使工件加热区过宽，造成热处理软化区宽大缺陷。通过试验我们可知，摩擦焊接头表面温度已超过正火工艺温度，产生了加热温度超调现象，使感应正火恒温温度较差，约在±22-±44℃间波动。当中频感应加热电源功率增大，其接头表面加热速度和加热效率明显提高，并使工件感应加热区宽度减小；但是，另一方面使峰值温度超调量增加，使工件控温精度差，易于造成工件晶粒粗大。

正火温度超调时的峰值温度与中频感应加热电源功率和感应器设计结构相关。采用具有磁拘束控制作用的磁轭式感应器，并匹配较大加热功率，可抑制温度超调不利影响，使工件控温精度提高。试验表明，36CrNiMo4高强钢摩擦焊接头采用上述感应加热区窄化技术后，其中频感应加热正火工件表面温度达700℃以上温度时，温度区域宽度比常规感应加热时窄化20%右，取得明显效果，可应用于热处理生产中。

本文简单介绍了高强钢摩擦焊感应加热正火软化缺陷及感应加热区宽度窄化技术，许多厂家采用上述工艺进行热处理，生产出来的钻杆质量良好，满足了其工作需要。