本发明专利技术涉及一种含稀土的高强韧钻杆及其制备工艺。所述材料的化学成分及其质量百分比含量为：C0.25%～0.35%，S≤0.008%，P≤0.01%，Cr0.5%～1.0%，Ni0.7%～0.9%，Mn1.0%～1.2%，Mo1.0%～1.3%，Si0.1%～0.3%，Ce0.7%～0.9%，Nb≤0.07%，V0.06%～0.10%，Al0.06%～0.10%，Cu0.2%～0.3%，余量为Fe和杂质。本发明专利技术含稀土的高强韧钻杆的强度达到150kpsi钢级，冲击韧性不低于100J，钻杆加厚区与非加厚区的力学性能一致。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种石油钻井用钻杆及其制备工艺，尤其涉及一种含稀土的高强韧钻杆及其制备工艺。
技术介绍
随着世界石油工业的发展，石油钻井的深度越来越深。目前已有8000多米深的井。井深增加，钻井过程中钻杆承受的应力也越来越复杂，有拉、压、弯、扭、剪切及其复合，交变载荷等等。同时随着钻采技术的进步，钻井时采用的钻速等钻井参数越来越高，钻柱失效的风险随之大大增加。这就需要加强研究，开发可以适用于更加严酷的工况和性能更高的材料，才能满足工作的要求。根据资料统计，油田钻具失效数量每年有1000例左右，钻杆失效事故占钻柱总失效事故的50% 60%，主要失效形式是管体刺穿，其次是管体断裂、接头螺纹刺漏后的断裂。而造成这些失效形式的原因是钻杆材料在交变载荷下疲劳容易遭到破坏。
技术实现思路
本专利技术针对现有钻杆材料在交变载荷下疲劳容易遭到破坏的不足，提供一种含稀土的高强韧钻杆及其制备工艺，所述含稀土的高强韧钻杆能把疲劳裂纹的萌生时间变得足够长，从而很大程度上提高钻杆的抗疲劳破坏能力。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种含稀土的高强韧钻杆的化学成分及其质量百分比含量为:C0.25% 0.35%, S彡0.008%, P彡0.01%, Cr0.5% 1.0%,Ni0.7% 0.9%, Mnl.0% 1.2%, Mol.0% 1.3%, Si0.1% 0.3%, Ce0.7% 0.9%,Nb ( 0.07%, V0.06% 0.10%, A10.06% 0.10%, Cu0.2% 0.3%,余量为 Fe 和杂质。本专利技术还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下:一种含稀土的高强韧钻杆的制备工艺包括以下步骤:步骤10:按化学成分及其质量百分比含量为:C0.25% 0.35%，S彡0.008%,P 彡 0.01%, Cr0.5% 1.0%, Ni0.7% 0.9%, Mnl.0% 1.2%, Mol.0% 1.3%, Si0.1% 0.3%, Ce0.7% 0.9%, Nb ( 0.07%, V0.06% 0.10%, A10.06% 0.10%, Cu0.2% 0.3%,余量为Fe和杂质的含稀土的高强韧钻杆的成分于1620°C 1680°C下进行熔炼；步骤20:在真空度彡-0.1Pa条件，于1550°C 1610°C下进行炉外精炼；步骤30:进行连铸；步骤40:于1120°C 1200°C下挤压管坯或穿轧管坯；步骤50:于820°C 880°C下进行管体的轧制后，于770°C 830°C下进行热张力扩径；步骤60:于720V 780°C下进行热张力减径达到规定尺寸要求后进行冷却并矫直；步骤70:于1120°C 1180°C墩粗加厚；步骤80:于930°C 970°C下奥氏体化25 45min后进行水淬火；步骤90:于 600°C 640°C下回火 20 45min。进一步，所述步骤60中热张力减径后通过空气自然冷却至室温。进一步，所述步骤60中热张力减径后通过水冷至700°C后再空气自然冷却至室温。进一步，所述步骤90中回火30min后钻杆内材料的组织为回火索氏体组织。本专利技术的有益效果是:本专利技术含稀土的高强韧钻杆在满足所有API标准的力学性能的基础下，抗疲劳性能得到提高，更加适合日益严酷的设备服役工况，减少钻杆失效的发生；通过添加稀土元素Ce，同时控制材料其他合金成分和热加工工艺可以保证钻杆材料的强度达到150kpsi钢级，冲击韧性不低于100J，钻杆加厚区与非加厚区的力学性能一致；同时通过调整钻杆中的化学成分及其质量百分比含量，使得本专利技术高强韧钻杆能把疲劳裂纹的萌生时间变得足够长，从而很大程度上提高钻杆的抗疲劳破坏能力；本专利技术含稀土的高强韧钻杆的在加工过程中可以避免表面缺陷的产生，使得钻杆的强韧性更好，材料的抗疲劳性能更高。附图说明图1为本专利技术含稀土的高强韧钻杆的制备工艺的流程图；图2为本专利技术含稀土的高强韧钻杆实施例1的扫描电镜示意 图3为本专利技术含稀土的高强韧钻杆实施例2的扫描电镜示意图；图4为本专利技术含稀土的高强韧钻杆实施例3的扫描电镜示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术含稀土的高强韧钻杆的化学成分及其质量百分比含量为:C0.25% 0.35%，S 彡 0.008%, P ( 0.01%, Cr0.5% 1.0%,Ni0.7% 0.9%, Mnl.0% 1.2%, Mol.0% 1.3%, Si0.1% 0.3%, Ce0.7% 0.9%, Nb ( 0.07%, V0.06% 0.10%, A10.06% 0.10%,Cu0.2% 0.3%,余量为Fe和杂质。如图1所示，本专利技术含稀土的高强韧钻杆的制备工艺包括以下步骤:步骤10:按化学成分及其质量百分比含量为:C0.25% 0.35%，S^0.008%,P 彡 0.01%, Cr0.5% 1.0%, Ni0.7% 0.9%, Mnl.0% 1.2%, Mol.0% 1.3%, Si0.1% 0.3%, Ce0.7% 0.9%, Nb ( 0.07%, V0.06% 0.10%, A10.06% 0.10%, Cu0.2% 0.3%,余量为Fe和杂质的含稀土的高强韧钻杆的成分于1620°C 1680°C下进行熔炼；步骤20:在真空度彡-0.1Pa条件，于1550°C 1610°C下进行炉外精炼；步骤30:进行连铸；步骤40:于1120°C 1200°C下挤压管坯或穿轧管坯；步骤50:于820°C 880°C下进行管体的轧制后，于770°C 830°C下进行热张力扩径；步骤60:于720V 780°C下进行热张力减径达到规定尺寸要求后进行冷却并矫直；步骤70:于1120°C 1180°C墩粗加厚；步骤80:于930°C 970°C下奥氏体化25 45min后进行水淬火；步骤90:于 600°C 640°C下回火 20 45min。其中，步骤60中热张力减径后通过空气自然冷却至室温，或者通过水冷至700°C后再空气自然冷却至室温。步骤90中回火30min后钻杆内材料的组织为回火索氏体组织。实施例1 在本实施例中，含稀土的高强韧钻杆的化学成分(质量百分比)为C0.26%，S0.003%, P0.008%, Cr0.8%, Ni0.9%, Mnl.0%, Mol.0%, Si0.25%, Ce0.9%, Nb0.07%, V0.06%,A10.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。该实施例于1650°C进行熔炼；接着，在真空度彡-0.08Pa条件，于1590°C进行炉外精炼；接着，进行连铸；接着，于1180°C挤压管坯或穿轧管坯；接着，于860°C进行管体轧制后，于810°C进行热张力扩径；接着，于760°C进行热张力减径达到规定尺寸要求后进行冷却并矫直；接着，于1120°C墩粗加厚；接着，于940°C奥氏体化40min后进行水淬火；最后，于630°C回火35min。如图1所示，热处理后的钻杆材料的金相组织10级，钻杆的力学性能如表I所示。屈服强度达1070MPa，冲击功为110J。表I高强韧钻杆材料力学性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含稀土的高强韧钻杆，其特征在于，该钻杆的化学成分及其质量百分比含量为：C0.25%～0.35%，S≤0.008%，P≤0.01%，Cr0.5%～1.0%，Ni0.7%～0.9%，Mn1.0%～1.2%，Mo1.0%～1.3%，Si0.1%～0.3%，Ce0.7%～0.9%，Nb≤0.07%，V0.06%～0.10%，Al0.06%～0.10%，Cu0.2%～0.3%，余量为Fe和杂质。
【技术特征摘要】
1.一种含稀土的高强韧钻杆，其特征在于，该钻杆的化学成分及其质量百分比含量为:C0.25% 0.35%, S ≤ 0.008%, P ≤ 0.01%, Cr0.5% 1.0%, Ni0.7% 0.9%, Mnl.0% 1.2%,Mol.0% 1.3%, Si0.1% 0.3%, Ce0.7% 0.9%, Nb ( 0.07%, V0.06% 0.10%, A10.06% 0.10%, Cu0.2% 0.3%，余量为Fe和杂质。2.一种含稀土的高强韧钻杆的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤: 步骤10:按权利要求1所述含稀土的高强韧钻杆的成分于1620°C 1680°C下进行熔炼； 步骤20:在真空度≤-0.1Pa条件，于1550°C 1610°C下进行炉外精炼； 步骤30:进行连铸； 步骤40:于1120°C 1200°C下挤压管坯或...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐欣，李方坡，路彩虹，刘永刚，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：
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