超高强度抽油杆用钢制造技术

本发明专利技术涉及一种超高强度抽油杆用钢，本钢用于制造超高强度抽油杆，其中各组分含量按重量百分比为：碳０．０７％～０．１３％，硅０．４０％～１．２０％，锰１．６０％～２．２％，铬０．６０％～１．７０％，钼０．２０％～０．４０％，镍≤０．３％，铜≤０．２０％，磷≤０．０２５％，硫≤０．２５％，余量为铁。本钢制造工艺是按上述组分配料后，进入电炉熔炼→铸锭→轧机开坯→探伤→棒线材连轧机轧制→切定尺→空冷→成材。通过该工艺制成的钢不需要热处理工艺，仅通过机加工即可得到Ｈ级超高强度抽油杆。在简化抽油杆生产工艺，降低抽油杆制造成本的同时，满足了油田开发后期井下载荷日益增大，对抽油杆力学强度要求日益提高的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种石油行业抽油杆用钢。
技术介绍
在石油行业中，抽油机有杆泵采油是一种人工举升采油方式，以其设备简单， 投资少，管理方便，适应性强等优点被国内外各油田广泛采用。抽油机、抽油杆 和抽油泵是有杆泵采油设备的三个主要组成部分，其中抽油杆是将抽油机动力传 递给井下抽油泵的重要环节，实质上是一种特殊长的往复泵拉杆，再加上在不同 程度腐蚀条件下承受交变载荷，对抽油杆工作状况极为不利。因此，选择最适合 于抽油杆工作条件的钢材用于抽油杆的制造是首要考虑的因素。国内外现有的抽油杆产品按照性能等级由低到高分为C、 K、 D禾PH级。随着 油田逐渐进入油田开发后期，油井逐渐加深，对抽油杆的强度、韧性等要求也不 断提高。目前的抽油杆生产多用20CrMo钢，这种抽油杆在生产过程中需要进行 淬火和高温回火热处理，生产环节多，生产成本高；同时这种钢主要用于制造D 级、K级等低强度级别的抽油杆，通过热处理工艺提高强度来制造H级抽油杆， 其产品的可靠性不高。目前国内油井约15万口，采用有杆泵采油油井约12万口，按照单井平均井 深2000米计算，我国抽油杆用量约2.4亿米，抽油杆用量巨大。因此，如果能 使用一种抽油杆用钢，不需要进行热处理制得的抽油杆即可达到H级的强度，将 有效降低抽油杆的生产成本，显著提高H级抽油杆的可靠性，将对油田低耗高效 开发有着非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超高强度抽油杆用钢，使用这种钢材制造抽油杆不 需要进行热处理即可达到H级的强度要求，简化了生产工艺，降低了生产成本。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各个组分含量 重量百分比为碳0. 07% 0. 13%，硅0. 40% 1. 20%,锰1. 60% 2. 2%,铬0. 60% 1.70%，钼0. 20% 0. 40%，镍《0. 3%，铜《0. 20%，磷《0. 025%，硫《0. 25%，余 量为铁。超高强度抽油杆用钢的各个组分含量重量百分比为碳0.07%，硅0.40%， 锰1. 60%,铬0. 60%，钼0. 20%，镍0. 3%，铜0. 20%，磷0. 025%，硫0. 25%，余 量为铁。超高强度抽油杆用钢的各个组分含量按重量百分比为碳O. 13%，硅1.20%， 锰2.2%，铬1.70%，钼O. 40%,镍O. 3%，铜0. 20%，磷0. 025%，硫0. 25%，余量 为铁。超高强度抽油杆用钢的各个组分含量重量百分比为碳0.08%，硅O. 50%， 锰1.70%，铬O. 90%，钼O. 25%,镍O. 2%，铜0. 15%,磷0. 02%，硫0. 20%，余量 为铁。超高强度抽油杆用钢的各个组分含量重量百分比为碳O. 11%，硅1.10%， 锰2. 0%，铬1. 50%，钼0. 35%，镍0. 27%，铜0. 17%，磷0. 022%，硫0. 22%，余 量为铁。本专利技术中的抽油杆用钢按如下工艺制造电炉">铸锭—轧机开胚—探伤^棒 线材连轧机轧制—切定尺^空冷"^成材。钢中各个组分含量的确定如下碳本专利技术中的超高强度抽油杆用钢金相组织主要是贝氏体、铁素体和少量 残余奥氏体，组织中无碳化物相存在，以避免碳化物对贝氏体钢力学性能的恶性 作用，从而改善贝氏体钢的力学性能，因此碳的含量不宜过高，本专利技术中碳含量控制在0. 07% 0. 13%的范围内。钼钼元素因为能够有效推迟高温转变而对贝氏体转变几乎没有影响，因此 钼是贝氏体非调质钢常用的合金元素。但是钼的价格昂贵，从经济上考虑，在设 计时尽量降低钼的含量，本专利技术中钼含量控制在0.20% 0.40%范围内。锰锰元素主要通过固溶强化作用、增加贝氏体、铁素体基体的固溶碳量来 提高强度。此外，锰和钼类似，能够有效推迟高温转变。而锰又是相当便宜的合 金元素，因此在钢中加入了高锰以降低钼的用量。本专利技术中锰含量控制在 1. 60% 2. 2%范围内。硅硅元素可以强烈阻碍碳化物的形成，使钢在贝氏体相变过程中不析出(或者极少析出)碳化物。此外，硅也是提高屈服强度的主要元素。但是过量的硅降低塑性。本专利技术中硅的含量控制在0.40% 1.20%范围内。镍少量的镍元素和锰结合起来即会使钢易产生贝氏体组织。镍的价格非常 高，从经济角度考虑，尽量少用镍元素。本专利技术中，镍含量《0.3%铬铬元素可以提高钢的淬透性，而且可以使钢在冷却过程中的珠光体转变区和贝氏体转变区分离，有利于形成贝氏体。本专利技术中铬的含量控制在0.60% 1.70%的范围内。本专利技术的优点在于1、使用本专利技术的超高强度抽油杆用钢制造抽油杆不需 要进行淬火和高温回火工艺即可达到H级的强度要求，简化了生产工序，提高了 生产效率，并且减少了抽油杆厂家的热处理设备的投入。2、本专利技术的超高强度 抽油杆用钢适用于制造H级超高强度抽油杆，满足油田开发后期井下载荷日益增 大，对抽油杆力学强度要求日益提高的要求。具体实施例方式实施例一， 一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各 个组分含量重量百分比为碳0. 07%,硅0. 40%,锰1. 60%，铬0. 60%，钼0. 20%， 镍O. 3%,铜O. 20°/。，磷0.025%，硫O. 25%，余量为铁。实施例二， 一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各 个组分含量重量百分比为碳0. 13%，硅1.20%，锰2.2%，铬1.70%，钼O. 40%， 镍O. 3%，铜O. 20%，磷0.025%，硫O. 25%，余量为铁。实施例三， 一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各 个组分含量重量百分比为碳O. 08%，硅O. 50%,锰1. 70%，铬O. 90%，钼0. 25%， 镍0.2%，铜0.15%，磷O. 02%，硫O. 20%，余量为铁。实施例四， 一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各 个组分含量重量百分比为碳O. 11%，硅1. 10%,锰2.0%，铬1.50%，钼O. 35%， 镍O. 27%，铜O. 17%,磷0.022%，硫0. 22%，余量为铁。按照此配方在电炉中冶炼，将钢液浇注成560kg的钢锭。经过O650Xl和O 650X3轧机轧制成65mmX65mn^的方胚后，经探伤后再由O400X1和O250X5连轧 机采用控轧控冷工艺加热温度109(TC，终轧温度90(TC，冷却速度3'C/s将钢 坯轧制成①30圆钢，剪成9米定尺，空冷到室温即可。 对获得的钢材进行力学性能检测实验，结果见表一表一 超高强度抽油杆用钢各实施例的力学性能<table>table see original document page 5</column></row><table>权利要求1、一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各个组分含量重量百分比为碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，锰1.60％～2.2％，铬0.60％～1.70％，钼0.20％～0.40％，镍≤0.3％，铜≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量为铁。2、 根据权利要求1所述的超高强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高强度抽油杆用钢，其特征是，超高强度抽油杆用钢的各个组分含量重量百分比为：碳０．０７％～０．１３％，硅０．４０％～１．２０％，锰１．６０％～２．２％，铬０．６０％～１．７０％，钼０．２０％～０．４０％，镍≤０．３％，铜≤０．２０％，磷≤０．０２５％，硫≤０．２５％，余量为铁。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄锦滨，吴振宁，潘卫国，贺志刚，乔国发，
申请(专利权)人：安东石油技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]