一种钢材、包括其的抽油杆、及钢材的应用制造技术

技术编号:8128520 阅读:230 留言:0更新日期:2012-12-26 23:48
本发明专利技术公开了一种钢材、包括其的抽油杆、及钢材的应用。其中,该钢材含有如下原料组分:碳元素、硅元素,锰元素,磷元素,硫元素,铬元素、镍元素、钼元素、铜元素,铝元素、钛元素、钒元素、铌元素、钨元素、钴元素、锑元素、以及铁元素。本发明专利技术所提供的钢材不但具有优良的力学性能,而且抗腐蚀性非常优异,经试验证明,其耐腐蚀性能是20CrMo的140~150倍,特别能适于在沿海油井作业中使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢材料领域,具体而言,涉及一种钢材、包括其的抽油杆、及钢材的应用
技术介绍
众所周知,钢铁材料被工作介质腐蚀主要是电化学腐蚀,腐蚀形式主要有晶间腐蚀,点蚀,和应力腐蚀。据统计这三种类形的腐蚀事故,占各类电化学腐蚀事故的83%以上。这种腐蚀属于局部腐蚀,材料的破坏速度很快,是最危险的腐蚀形式。 特别要指出的是钢铁材料处在富含Cl—离子的介质中所发生的腐蚀,主要是晶间腐蚀。晶间腐蚀是钢铁材料在介质中沿着晶界受到腐蚀,使晶粒之间丧失结合力的一种现象。其腐蚀介质条件是含C1_、S042_、P0广离子的溶液或盐类,温度条件在200°C以下。腐蚀机理为由于C在钢中的固溶度随温度的降低而急剧减少,在一般冷却条件下,可以从1000°C时的O. 15 %下降为室温时的O. 02 %,多余出来的C将以Cr23C6的碳化物形式沿着晶界析出。这种碳化物中的Cr元素含量最高可达70%以上。由于C向晶界析出的速度很快,所以耗用的Cr元素只能从邻近晶界区域夺取,从而造成晶界高度贫Cr。在电化学反应中这类贫Cr区域优先作为阳级进行反应,即发生晶界腐蚀。点蚀是在金属材料表面产生无规律的小坑状腐蚀,也叫孔蚀。产生点蚀的腐蚀介质条件是Cr离子、Br' Γ、ClO4-溶液中存在重金属离子或含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱土金属离子。发生的温度在50°C以下最多,80 90°C是最危险的温度段。材料在加工过程中残存一定的拉应力,在存富含K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱金属离子和Cr离子溶液中容易发生应力腐蚀。其温度条件为室温到300°C。奥氏体金相组织由于存在滑移与孪晶,故仅在30 50N/mm2的殘余拉应力条件下就会发生应力腐蚀。现有技术中,通常采用20CrMo作为采油机抽油杆材料。20CrMo是一种经典的合金结构钢,由于其组份中含有一定量的Cr与Mo,因而具有良好的综合机械性能,其抗拉强度一般在885Mpa/mm2以上,屈服强度一般在685Mpa/mm2以上,延伸率大于12%,断面收缩率大于50%,冲击功大于78J。但由于其组份配伍的特点,基本不具备抗腐蚀性能,因而只能在无防腐要求的普通车辆、机床的零部件中作为一般的结构件使用,不适宜于在沿海油井中含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱土金属离子及Cl' S042—离子液体的恶劣环境中使用。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种钢材、包括其的抽油杆、及钢材的应用,以解决现有技术中普通钢材在沿海油井中工作时易被腐蚀的技术问题。为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,提供了一种钢材。该钢材按重量百分比计含有如下原料组分0. 03% O. 05%的碳元素、O. 035% O. 05%的硅元素,5% 6%的锰元素,O. 25% O. 35%的磷元素,O. 015% O. 017%的硫元素,9. 50% 10. 5%的铬元素、O. 25% O. 50%的镍元素、O. 15% O. 20%的钥元素、O. 50% O. 60%的铜元素,O. 15% O. 17%的铝元素、O. 15% O. 16%的钛元素、O. 04% O. 05%的钒元素、O. 01% O. 015%的铌元素、O. 050% O. 060%的钨元素、O. 018% O. 020%的钴元素、O O. 001%的锑元素、以及81. 201% 83. 81%的铁元素。进一步地,还包括O. 018% O. 020%的锌元素。进一步地,还包括O. 004% O. 006%的锡元素。进一步地,还包括O. 02% O. 03%的铅元素。进一步地,按重量百分比计含有如下原料组分0. 031%的碳元素、O. 05%的硅元素,5. 776%的锰元素,O. 326%的磷元素,O. 017%的硫元素,10. 33%的铬元素、O. 22%的镍元素、O. 173%的钥元素、O. 65%的铜元素,O. 007%的铝元素、O. 158%的钛元素、O. 047%的钒元素、O. 019%的铌元素、O. 058%的钨元素、O. 0185%的锌元素、O. 018%的钴元素、O. 004%的锡元素、O. 022%的铅元素、O. 001%的铺元素、以及余量的铁元素。根据本专利技术的另一个方面,提供一种抽油杆。该抽油杆采用上述钢材制作而成。进一步地,在抽油杆的制作过程中还包括了对抽油杆的杆件及两端的去应力处理。进一步地,去应力处理包括将抽油杆的杆件及两端的心部组织和热影响区形成为索氏体或屈氏体的处理。根据本专利技术的再一个方面,该钢材在沿海油井作业中的应用。本专利技术产生的有益效果如下本专利技术所提供的钢材不但具有优良的力学性能,而且抗腐蚀性非常优异,经试验证明,其耐腐蚀性能是20CrMo的140 150倍,特别能适于在沿海油井作业中使用。具体实施例方式应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。根据本专利技术一种典型的实施方式,提供一种钢材。该钢材按重量百分比计含有如下原料组分0. 03% O. 05%的碳元素、O. 035% O. 05%的硅元素,5% 6%的锰元素,O. 25% O. 35%的磷元素,O. 015% O. 017%的硫元素,9. 50% 10. 5%的铬元素、O. 25% O. 50%的镍元素、O. 15% O. 20%的钥元素、O. 50% O. 60%的铜元素,O. 15% O. 17%的铝元素、O. 15% O. 16%的钛元素、O. 04% O. 05%的钒元素、O. 01% O. 015%的铌元素、O. 050% O. 060%的钨元素、O. 018% O. 020%的钴元素、O O. 001%的锑元素、以及81. 201% 83. 81%的铁元素。本专利技术所提供的钢材不但具有优良的力学性能,而且抗腐蚀性非常优异,经试验证明,其耐腐蚀性能是20CrMo的140 150倍,特别能适于在沿海油井作业中使用。根据本专利技术一种典型的实施方式,钢材还可以包括O. 018% O. 020%的锌元素,O. 004% O. 006%的锡元素,和/或O. 02% O. 03%的铅元素。根据本专利技术一种优选的实施方式,该钢材按重量百分比计含有如下原料组分O. 031%的碳元素、O. 05%的硅元素,5. 776%的锰元素,O. 326%的磷元素,O. 017%的硫元素,10. 33%的铬元素、O. 22%的镍元素、O. 173%的钥元素、O. 65%的铜元素,O. 007%的铝元素、O. 158%的钛元素、O. 047%的钒元素、O. 019%的铌元素、O. 058%的钨元素、O. 0185%的锌元素、O. 018%的钴元素、O. 004%的锡元素、O. 022%的铅元素、O. 001%的锑元素、以及余量的铁元素。本专利技术钢材的良好抗腐蚀性能,来源于其特殊的化学成份构成和金相组织结构。众所周知,钢铁材料被工作介质腐蚀主要是电化学腐蚀,腐蚀形式主要有晶间腐蚀,点蚀,和应力腐蚀。据统计这三种类形的腐蚀事故,占各类电化学腐蚀事故的83%以上。这种腐蚀属于局部腐蚀,材料的破坏速度很快,是最危险的腐蚀形式。特别要指出的是钢铁材料处在富含cr离子的介质本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种钢材,其特征在于,按重量百分比计含有如下原料组分:0.03%~0.05%的碳元素、0.035%~0.05%的硅元素,5%~6%的锰元素,0.25%~0.35%的磷元素,0.015%~0.017%的硫元素,9.50%~10.5%的铬元素、0.25%~0.50%的镍元素、0.15%~0.20%的钼元素、0.50%~0.60%的铜元素,0.15%~0.17%的铝元素、0.15%~0.16%的钛元素、0.04%~0.05%的钒元素、0.01%~0.015%的铌元素、0.050%~0.060%的钨元素、0.018%~0.020%的钴元素、0~0.001%的锑元素、以及81.201%~83.81%的铁元素。

【技术特征摘要】
1.一种钢材,其特征在于,按重量百分比计含有如下原料组分0. 03% O. 05%的碳元素、O. 035% O. 05%的硅元素,5% 6%的锰元素,O. 25% O. 35%的磷元素,O. 015% O. 017%的硫元素,9. 50% 10. 5%的铬元素、O. 25% O. 50%的镍元素、O. 15% O. 20%的钥元素、O. 50% O. 60%的铜元素,O. 15% O. 17%的铝元素、O. 15% O. 16%的钛元素、O. 04% O. 05%的钒元素、O. 01% O. 015%的铌元素、O. 050% O. 060%的钨元素、O. 018% O. 020%的钴元素、O O. 001%的锑元素、以及81. 201% 83. 81%的铁元素。2.根据权利要求I所述的钢材,其特征在于,还包括O.018% O. 020%的锌元素。3.根据权利要求I所述的钢材,其特征在于,还包括O.004% O. 006%的锡元素。4.根据权利要求I所述的钢材,其特征在于,还包括O.02% O. 03%的铅元素。...

【专利技术属性】
技术研发人员:李永安
申请(专利权)人:浙江睿智钢业有限公司
类型:发明
国别省市:

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