一种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08

【技术实现步骤摘要】
一种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种泵轴材料
，尤其涉及一种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀中的泵轴所用的合金钢有多种多样，主要以40Cr、20CrMnTi等基础合金，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性，延长泵轴的使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提供一种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种石油钻井用高温合金泵轴材料，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08
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0.1％、Si0.15
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0.55％、Mn0.2
‑
0.75％、S0.001
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0.002％、Al0.4
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0.9％、Cr20
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25％、Mo2
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6％、Ni50
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60％、Nb+Ta2
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3％、Ti0.3
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0.5％、Ca0.001
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0.006％，Mg0.001
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0.003％、Cu0.1
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0.6％、Co0.5
‑
1％、余量为Fe。
[0005]优选地，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08％、Si0.15％、Mn0.2％、S0.001％、Al0.4％、Cr20％、Mo2％、Ni50％、Nb+Ta2％、Ti0.3％、Ca0.001％，Mg0.001％、Cu0.1％、Co0.5％、余量为Fe。
[0006]优选地，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.1％、Si0.55％、Mn0.75％、S0.002％、Al0.9％、Cr25％、Mo6％、Ni60％、Nb+Ta3％、Ti0.5％、Ca0.006％，Mg0.003％、Cu0.6％、Co1％、余量为Fe。
[0007]优选地，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08
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0.1％、Si0.35％、Mn0.5％、S0.001％、Al0.6％、Cr23％、Mo3％、Ni55％、Nb+Ta2.5％、Ti0.37％、Ca0.001％，Mg0.001％、Cu0.5％、Co0.7％、余量为Fe。
[0008]一种石油钻井用高温合金泵轴材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)原料准备：按照原料配比，精确称取所需原材料的量；
[0010](2)真空冶炼：采用小块纯铁和小块镍板加入底部约1/4,底碳配入0.025％，JMo、JNb放在坩埚中上部，上部用Ni板覆盖。按照真空冶炼工艺执行，熔化期真空度小于5帕，精炼加Ni
‑
Mg0.05％，Ti、Mn、B等小料应严格分开按顺序分批加工，且容易出现偏析，并控制成分，精炼期真空度≤5Pa，采用不少于两次的高温瞬时精炼和一次低温长时精炼，提钢温到1300
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1600℃/1
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2min，摇炉搅拌5
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10分钟，降钢温到1450
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1500℃(刚结膜冲膜状态)低温，精炼时间20
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28min。精炼温度1480℃，全过程可不充氩气，出钢温度1480℃，浇注200Kg电极，浇注后期补缩充分，浇铸完成10分钟后破空出模标识；
[0011](3)电渣重熔：切除缩孔修磨表面氧化物去除杂，验收合格后再生产，渣系执行现
行工艺配方和工艺执行，控制熔化速率不易过快，电渣质量无渣沟，无成分偏析；
[0012](4)锻造：锻造加热温度1000
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1200℃，加热过程升温速率应≤300℃/h，保温应40
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60分钟，锻造时应前轻锻倒圆然后回炉加热1160℃保温25min再锻，锻造规格50方，锻后空冷，方棒100％探伤检查，表面修磨去除缺陷；
[0013](5)热轧：加热制度1090℃
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1230℃，保温55分钟，轧制规格Φ30mm；
[0014](6)固熔：热处理温度1000℃
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1050℃，保温100分钟，水冷却；
[0015](7)机加工：获得成品棒材。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0017]1.该种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法，通过降低碳的含量，使得本专利技术材料具备较好的塑性和韧性，在高温高强度的过程中不易断裂，且加工过程中降低了成型过程中产生的裂纹问题，同时本专利技术材料在降低碳含量的同时，也增加了锰的含量，避免由于碳含量的下降而导致得到本专利技术材料硬度和强度降低。
[0018]2.该种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法，通过在制备材料中加入少量的钴和铬，使得本专利技术合金具备极好的耐腐蚀性，并且在特殊环境中，如高温或者寒冷环境中，本专利技术合金的抗腐蚀性能改变极小，整理的抗腐蚀性能极为稳定。
[0019]3.该种石油钻井用高温合金泵轴材料及其制备方法，通过添加较多的铌和钽，使得本专利技术合金具备较好的延展性，并能够有效提高常温硬度、高温强度和高温硬度，细化晶粒，提高抗扩散和抗氧化磨损的能力，从而提高了耐磨性。此外还能增强抗塑性变形的能力，因此，切削性能得以改善，提高硬质合金的耐磨性、抗冲击能力和使用中的通用性。
具体实施方式
[0020]为使对本专利技术的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
[0021]实施例1
[0022]本专利技术提供了一种石油钻井用高温合金泵轴材料，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08％、Si0.15％、Mn0.2％、S0.001％、Al0.4％、Cr20％、Mo2％、Ni50％、Nb+Ta2％、Ti0.3％、Ca0.001％，Mg0.001％、Cu0.1％、Co0.5％、余量为Fe，通过降低碳的含量，使得本专利技术材料具备较好的塑性和韧性，在高温高强度的过程中不易断裂，且加工过程中降低了成型过程中产生的裂纹问题，同时本专利技术材料在降低碳含量的同时，也增加了锰的含量，避免由于碳含量的下降而导致得到本专利技术材料硬度和强度降低；
[0023]通过在制备材料中加入少量的钴和铬，使得本专利技术合金具备极好的耐腐蚀性，并且在特殊环境中，如高温或者寒冷环境中，本专利技术合金的抗腐蚀性能改变极小，整理的抗腐蚀性能极为稳定；
[0024]通过添加较多的铌和钽，使得本专利技术合金具备较好的延展性，并能够有效提高常温硬度、高温强度和高温硬度，细化晶粒，提高抗扩散和抗氧化磨损的能力，从而提高了耐磨性。此外还能增强抗塑性变形的能力，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油钻井用高温合金泵轴材料，其特征在于，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08
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0.1％、Si0.15
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0.55％、Mn0.2
‑
0.75％、S0.001
‑
0.002％、Al0.4
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0.9％、Cr20
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25％、Mo2
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6％、Ni50
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60％、Nb+Ta2
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3％、Ti0.3
‑
0.5％、Ca0.001
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0.006％，Mg0.001
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0.003％、Cu0.1
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0.6％、Co0.5
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1％、余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种石油钻井用高温合金泵轴材料，其特征在于，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08％、Si0.15％、Mn0.2％、S0.001％、Al0.4％、Cr20％、Mo2％、Ni50％、Nb+Ta2％、Ti0.3％、Ca0.001％，Mg0.001％、Cu0.1％、Co0.5％、余量为Fe。3.根据权利要求1所述的一种石油钻井用高温合金泵轴材料，其特征在于，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.1％、Si0.55％、Mn0.75％、S0.002％、Al0.9％、Cr25％、Mo6％、Ni60％、Nb+Ta3％、Ti0.5％、Ca0.006％，Mg0.003％、Cu0.6％、Co1％、余量为Fe。4.根据权利要求1所述的一种石油钻井用高温合金泵轴材料，其特征在于，包括以下化学组成及各成分的重量百分比含量为：C0.08
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0.1％、Si0.35％、Mn0.5％、S0.001％、Al0.6％、Cr23％、Mo3％、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：华鹏，华芳，王树平，陈杰，刘威，
申请(专利权)人：江苏新华合金有限公司，
类型：发明
国别省市：