一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢及其杆体制造方法技术

一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢及其杆体制造方法，以重量百分比计，包括：C：0.05～0.08％，Mn：2.36～2.49％，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb:0.02～0.04％,S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁；通过熔铸、轧制后定径，空冷后缓冷，渗铝、空冷后缓冷制得。本发明专利技术制造的杆体完全满足SY 5029标准对KD级抽油杆用钢性能的要求，降低生产制造成本和增加了生产可制造性。在具有较高的强度的同时、保持了良好的韧性和塑性，耐腐蚀性能及耐疲劳性能，使抽油杆钢具有良好的止裂能力，提高抽油杆的使用寿命。

KD grade surface aluminizing modified sucker rod steel and its rod manufacturing method

A method for manufacturing KD surface aluminized modified sucker rod steel and its rod body is described. The method includes: C: 0.05-0.08%, Mn: 2.36-2.49%, Cr: 0.5-1.0%, Mo: 0.25-0.30%, Si: 0.30-0.60%, Nb: 0.02-0.04%, S: < 0.03%, P: < 0.03%, Ti: < 0.020%, the rest is iron. Through casting and rolling, the diameter is fixed, cooled slowly after air cooling, and then slowly cooled by Aluminizing and air cooling. The rod body manufactured by the invention fully meets the requirements of SY 5029 standard for the performance of KD grade sucker rod steel, reduces the production cost and increases the production manufacturability. With high strength, good toughness and plasticity, corrosion resistance and fatigue resistance, the sucker rod steel has good crack arresting ability and prolongs the service life of the sucker rod.

【技术实现步骤摘要】
一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢及其杆体制造方法
本专利技术涉及石油管制造
，具体涉及一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢及其杆体制造方法。
技术介绍
随着石油工业的发展，对抽油杆表面防腐技术的性能要求不断提高，抽油杆表面渗铝改性技术作为一种重要的防腐手段其研究受到广泛重视。目前表面渗铝改性使用的KD级抽油杆用钢多采用调质处理，工艺复杂，成本较高，供货周期长。此外，经表面渗铝改性处理后，杆体需重新高温调质处理，导致杆体表面渗铝层出现空洞、裂纹、剥落等缺陷，防腐性能、耐疲劳性能下降。采用非调质钢生产油井管，可简化生产工艺、大幅度降低生产成本供货周期。进一步的，表面渗铝改性处理后，非调质钢无需进行高温调质处理，极大保护了渗铝层的结构完整性，提高了抽油杆杆体的耐腐蚀性能、耐疲劳性能等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供的一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢及其杆体制造方法，具有生产工艺简单、成本较低、韧性低、耐腐蚀性能好、使用寿命长的优点。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢，以重量百分比计，其组成包括：C：0.05～0.08％，Mn：2.36～2.49％，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.02～0.04％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。本专利技术进一步的改进在于，以重量百分比计，其组成包括：C：0.05～0.07％，Mn：2.36～2.4％，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.03～0.04％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。本专利技术进一步的改进在于，以重量百分比计，其组成包括：C：0.07～0.08％，Mn：2.4～2.49％，Cr：0.5～0.8％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.02～0.03％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。一种KD级表面渗铝改性抽油杆的制造方法，包括如下步骤：1)按重量百分比计，将C：0.05～0.08％，Mn：2.36～2.49％，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.02～0.04％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质，进行冶炼、炉外精炼、铸造，制得棒坯；2)将棒坯加热至1180～1200℃；3)通过连轧机组轧制，连轧机组轧制的开始温度为1130～1150℃，终轧温度为780～800℃；4)空冷后缓冷；5)对杆体进行快速渗铝表面处理，渗铝温度为720～740℃，时间为5～10min；6)空冷后缓冷。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤1)中冶炼是在转炉或电炉中进行的。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中加热是在加热炉中进行的。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤4)中缓冷的开始温度为400～450℃，缓冷保温时间为24h。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤5)中渗铝是在高频感应渗铝设备中进行的。本专利技术进一步的改进在于，所述步骤6)中缓冷的开始温度为400～450℃，缓冷保温时间为24h。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术提供的一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢成分是以低C、适量Mn，通过加入Cr、少量Mo、微量Ti等微合金元素，结合缓冷工艺，获得细粒状贝氏体为主的组织，以保证抽油杆钢具有优良的力学性能。其主要组成成分的作用如下：碳：在充分奥氏体化情况下，随着奥氏体碳含量增加，C曲线逐渐右移，过冷奥氏体的稳定性增加。一般而言，随碳含量升高，钢的强度升高，但焊接性能和塑韧性下降。对于本专利技术的KD级表面渗铝改性抽油杆用钢采用0.05～0.08％的碳重量百分含量设计。锰：是抽油杆用钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。Mn是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。对本专利技术的KD级表面渗铝改性抽油杆用钢的Mn重量百分含量设计在2.36～2.49％范围。钛：是强的N化物形成元素，在奥氏体化温度均热时，细小的TiN析出相可有效地抑制奥氏体晶粒长大，细化原奥氏体晶粒，此外TiN析出相对改善焊接热影响区的冲击韧性有明显作用。微量Ti即可实现上述作用，因此本专利技术选取的Ti重量百分含量≤0.020％。铬：Cr是中强碳化物形成元素，一般而言，Cr可明显提高亚稳奥氏体的稳定性和淬透性，增大奥氏体的过冷能力，推迟铁素体和珠光体转变，并推迟贝氏体转变，有利于铁素体转变区和贝氏体转变区之间的亚稳奥氏体区的出现。本专利技术选取Cr含量为重量百分数0.5～1.0％。铌：Nb是强碳化物形成元素，具有显著的析出强化效果，此外Nb具有抑制奥氏体相变，推迟高温转变，固溶强化等复合作用，本专利技术选取Nb含量为重量百分数0.02～0.04％。钼：Mo是中强碳化物形成元素，提高钢的淬透性，其作用较铬强，而稍逊于锰；钼提高钢的回火稳定性。与铬、锰等并存时，钼降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性。钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度；在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化，因此钼可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀。Mo合金成本较高，需适量控制，本专利技术选取Mo含量为重量百分数0.25～0.30％。本专利技术中碳含量显著降低，目的是提高耐腐蚀能力、疲劳性能。Mn含量略微增加目的是增加淬透性保证强度要求，添加Nb目的也是增加淬透性保证强度要求。此外，本专利技术的组织主要是粒状贝氏体。本专利技术提供的一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢，采用板条马氏体+超细粒状贝氏体组织，完全满足APISPEC11B对KD级抽油杆用钢性能的要求，并可降低生产制造成本和增加了生产可制造性。化学成分碳含量低、微合金化，冲击韧性高，耐腐蚀性能好，使用寿命长。本专利技术提供的一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢杆体制造方法，通过在终冷后对杆体进行缓冷，可以起到以下效果：1、消除残余应力；2、使M-A岛产生自回火，从而提高钢的屈服强度和冲击韧性。3、通过缓冷工艺代替了回火热处理工艺，节省能源与成本。本专利技术的制造方法无需调质热处理工艺，提高了表面渗铝改性抽油杆用钢的耐腐蚀性能。热轧工艺采用了缓冷工艺，通过合理的成分和工艺进行最终产品的组织和质量控制。更为重要的是，本专利技术中表面渗铝改性处理后，杆体采用了空冷后缓冷工艺，无需进行调质处理，一方面满足了力学性能要求，更为重要的是保护了渗铝层的组织结构，显著提高了抽油杆材的耐腐蚀性能，克服了现有技术中经表面渗铝改性处理后需重新调质处理，导致杆体表面渗铝层结构破坏，表面防腐性能下降的问题。本专利技术在合金配方上具有较低的C含量(0.05～0.08％)、一定的Cr含量(0.5～1.0％)、一定的Mo含量(0.25～0.30％)、一定的Si含量(0.3～0.6％)、微量的Nb(0.02～0.04％)和微量的Ti(≤0.020)、不加入Ni、Cu等元素，成分设计简单、成本较低；适当的Mn(2.36本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成包括：C：0.05～0.08％，Mn：2.36～2.49％，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.02～0.04％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成包括：C：0.05～0.08％，Mn：2.36～2.49％，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.02～0.04％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成包括：C：0.05～0.07％，Mn：2.36～2.4％，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.03～0.04％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。3.根据权利要求1所述的一种KD级表面渗铝改性抽油杆用钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成包括：C：0.07～0.08％，Mn：2.4～2.49％，Cr：0.5～0.8％，Mo：0.25～0.30％，Si：0.30～0.60％，Nb：0.02～0.03％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：≤0.020％，其余为铁和不可避免杂质。4.一种KD级表面渗铝改性抽油杆的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按重量百分比计，将C：0.05～0.08％，M...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯春，路彩虹，朱丽娟，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11