專利名稱：一種高強度特種抽油桿鋼的制作方法
一種高強度特種抽油桿鋼技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于石油鉆探中使用的抽油桿鋼成分的改進，涉及一種高強度特種抽油桿 鋼。
背景技術(shù)：
在石油開采鉆探行業(yè)中需求一種高耐腐蝕性、高強度的抽油桿鋼，用于油田部 分油氣腐蝕性較強、井深度較深的油井中，有較高的強度要求，用戶要求抽油桿鋼必須含 Cr、Ni、Mo等元素，其中Cr含量必須大于1. 7%，C含量小于0. M%，抗拉強度必須大于 1050MPa，現(xiàn)有國家標準中合金結(jié)構(gòu)鋼及抽油桿鋼成分及性能均不能用戶滿足要求，必須重 新設(shè)計一種符合用戶要求的抽油桿鋼。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強度特種抽油桿鋼，其具有高耐腐蝕性和高強度， 抗拉強度大于1050MPa，特別適合在石油鉆探的深井中使用。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高強度特種抽油桿鋼，其中所含的主要化學(xué)成 分的百分含量為:C 0. 18-0. 24,Si 0. 15-0. 30,Mn 0. 30-0. 50,Crl. 70-2. 0、Mo 0. 10-0. 20、 P ≤ 0. 025、S ≤ 0. 025、Ni 0. 10-0. 20、Cu ≤ 0. 20。
本發(fā)明抽油桿鋼的各成分中
C:主要的強化元素，碳溶解在鋼中形成間隙固溶體，起固溶強化作用，其在鋼中形 成的碳化物析出時，起沉淀強化作用；設(shè)計碳含量時，主要考慮固溶強化和沉淀強化所需， 碳含量過高增加鋼的脆性，容易引起碳化物偏析，影響鋼材疲勞，一定的Cr含量下，采用低 碳有利于強化淬火和強化回火冷卻，改善淬火組織和避免高溫回火；因此參考其它抽油桿 C含量，將C成分控制在0. 18 0. 之間。
Si =Si本身具有固溶強化作用，同時能改變回火時碳化物析出數(shù)量、尺寸、形態(tài)， 提高鋼的回火穩(wěn)定性，對提高鋼的強度、硬度有好處，但Si不宜過高，Si過高會對鋼的塑 性、韌性產(chǎn)生不良影響，助長鋼加熱時的脫碳和晶粒粗化，因此將Si含量控制在0. 15 0. 30%之間。
Mn:能顯著提高淬透性，改善熱處理性能，強化基體和細化珠光體，提高鋼的強度 和硬度，參考其它抽油桿Mn含量，將Mn成分控制在0. 3 0. 5%之間。
Cr 能顯著提高淬透性，Cr和Mn共用有互助效果，一定鉻含量的突出優(yōu)點是大幅 提高鋼的強度，Cr、Mo共用使調(diào)制鋼具有良好的抗破壞能力，顯著提高鋼材耐蝕性能， 同時還不致促使鋼脫碳、石墨化和粗化晶粒，同時提高鋼中碳化擴散的激活能，減輕脫碳傾 向，因此將Cr成分空制在1. 7 2. 0之間。
Mo 提高鋼的淬透性，克服回火脆性，改善熱處理性能、提高抗疲勞性能，與Cr共 用，能顯著提高抗破壞能力，是石油深井不可或缺的元素之一，耐蝕性能極好；因此考慮 綜合因素，將Mo成分控制在0. 1 0.2%之間。
Ni 加入一定量的Ni元素，有助于提高鋼的淬透性和高溫回火穩(wěn)定性，同時與Cr、 Mo共用，可顯著提高鋼的耐蝕性能，綜合考慮將Ni成分控制在0. 1 0. 2%之間。
本發(fā)明高強度特種抽油桿鋼的熱處理工藝如下
性能指標抗拉強度 Rm (MPa)屈服強度 Rel (MPa)斷面收縮 率 Z (0/0)延伸率A (%)沖擊功 AKv (J/cm2)內(nèi)控 20Cr2Mo彡880彡800彡50彡20彡70熱處理方案880°C淬火，水、油冷卻；500°C回火，水、空冷卻。
本發(fā)明高強度特種抽油桿鋼20Cr2Mo可采用轉(zhuǎn)爐或電爐進行冶煉，通過LF爐精煉 后，用150 X 150方坯連鑄機澆注成方坯進行軋制，我們采用國內(nèi)先進的小型材連軋機組進 行軋制后，按用戶提出的抽油桿性能要求進行檢驗入庫，經(jīng)過用戶在油井使用驗證，使用性 能完全能夠滿足用戶要求，具體的性能指標如下
性能指標抗拉強度 (MPa)屈服強度 (MPa)斷面收縮 率(%)延伸率(％)沖擊功 AKv (J/cm2)用戶性能要求彡 1050彡980彡55彡6020Cr2Mo實際性能1200 13001100 121055 65. 513 1564 118
本發(fā)明抽油桿鋼充分考慮了各主要化學(xué)成分之間的百分比含量以及相互之間的 作用關(guān)系，大大提高了其抗拉強度，抗拉強度大于1050MPa，其具有高耐腐蝕性和高強度，易 于生產(chǎn)制造，使用性能高，特別適合在石油鉆探的深井中使用。
具體實施方式
一種高強度特種抽油桿鋼，其中所含的主要化學(xué)成分的百分含量為C0. 18-0. 24、 Si 0. 15-0. 30、Mn 0. 30-0. 50、Cr 1. 70-2. 0、Mo 0. 10-0. 20、P 彡 0. 025、S 彡 0. 025、Ni0.10-0. 20、Cu2 ( 0. 20。
其中所含的主要化學(xué)成分的優(yōu)選百分含量為C 0.19、Si 0.20、Mn 0. 38、Cr1.80, Mo 0. 15、P = 0. 015、S = 0. 015、Ni 0. 15, Cu = 0. 10。
權(quán)利要求
1.一種高強度特種抽油桿鋼，其特征在于其中所含的主要化學(xué)成分的百分含量為 C 0.18-0. 24、Si 0.15-0. 30、Mn 0. 30-0. 50, Cr 1. 70-2. 0、MoO. 10-0. 20、P 彡 0.025、 S 彡 0. 025、Ni 0. 10-0. 20、Cu 彡 0. 20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度特種抽油桿鋼，其特征在于其中所含的主要化 學(xué)成分的百分含量為:C 0. 19,Si 0. 20,Mn 0. 38,Cr 1. 80,Mo 0. 15、P = 0. 015、S = 0. 015、 Ni 0. 15、Cu = 0. 10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度特種抽油桿鋼，其中所含的主要化學(xué)成分的百分含量為C 0.18-0.24、Si 0.15-0.30、Mn 0.30-0.50、Cr 1.70-2.0、Mo 0.10-0.20、P≤0.025、S≤0.025、Ni 0.10-0.20、Cu≤0.20。本發(fā)明抽油桿鋼具有高耐腐蝕性和高強度，抗拉強度大于1050MPa，特別適合在石油鉆探的深井中使用。
文檔編號E21B17/00GK102031458SQ20101057800
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者張建新, 張春輝, 狄明軍, 穆保安, 陳躍軍 申請人:寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司