[發(fā)明專利]超高強(qiáng)度抽油桿用鋼

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710188008.5
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101177763A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃錦濱;吳振寧;潘衛(wèi)國;賀志剛;喬國發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 安東石油技術(shù)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/58;E21B17/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 曹洪進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種石油行業(yè)抽油桿用鋼。

背景技術(shù)

在石油行業(yè)中，抽油機(jī)有桿泵采油是一種人工舉升采油方式，以其設(shè)備簡單，投資少，管理方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點被國內(nèi)外各油田廣泛采用。抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵是有桿泵采油設(shè)備的三個主要組成部分，其中抽油桿是將抽油機(jī)動力傳遞給井下抽油泵的重要環(huán)節(jié)，實質(zhì)上是一種特殊長的往復(fù)泵拉桿，再加上在不同程度腐蝕條件下承受交變載荷，對抽油桿工作狀況極為不利。因此，選擇最適合于抽油桿工作條件的鋼材用于抽油桿的制造是首要考慮的因素。

國內(nèi)外現(xiàn)有的抽油桿產(chǎn)品按照性能等級由低到高分為C、K、D和H級。隨著油田逐漸進(jìn)入油田開發(fā)后期，油井逐漸加深，對抽油桿的強(qiáng)度、韌性等要求也不斷提高。目前的抽油桿生產(chǎn)多用20CrMo鋼，這種抽油桿在生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行淬火和高溫回火熱處理，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)成本高；同時這種鋼主要用于制造D級、K級等低強(qiáng)度級別的抽油桿，通過熱處理工藝提高強(qiáng)度來制造H級抽油桿，其產(chǎn)品的可靠性不高。

目前國內(nèi)油井約15萬口，采用有桿泵采油油井約12萬口，按照單井平均井深2000米計算，我國抽油桿用量約2.4億米，抽油桿用量巨大。因此，如果能使用一種抽油桿用鋼，不需要進(jìn)行熱處理制得的抽油桿即可達(dá)到H級的強(qiáng)度，將有效降低抽油桿的生產(chǎn)成本，顯著提高H級抽油桿的可靠性，將對油田低耗高效開發(fā)有著非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超高強(qiáng)度抽油桿用鋼，使用這種鋼材制造抽油桿不需要進(jìn)行熱處理即可達(dá)到H級的強(qiáng)度要求，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種超高強(qiáng)度抽油桿用鋼，其特征是，超高強(qiáng)度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為：碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，錳1.60％～2.2％，鉻0.60％～1.70％，鉬0.20％～0.40％，鎳≤0.3％，銅≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量為鐵。

超高強(qiáng)度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為：碳0.07％，硅0.40％，錳1.60％，鉻0.60％，鉬0.20％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。

超高強(qiáng)度抽油桿用鋼的各個組分含量按重量百分比為：碳0.13％，硅1.20％，錳2.2％，鉻1.70％，鉬0.40％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。

超高強(qiáng)度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為：碳0.08％，硅0.50％，錳1.70％，鉻0.90％，鉬0.25％，鎳0.2％，銅0.15％，磷0.02％，硫0.20％，余量為鐵。

超高強(qiáng)度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為：碳0.11％，硅1.10％，錳2.0％，鉻1.50％，鉬0.35％，鎳0.27％，銅0.17％，磷0.022％，硫0.22％，余量為鐵。

本發(fā)明中的抽油桿用鋼按如下工藝制造：電爐→鑄錠→軋機(jī)開胚→探傷→棒線材連軋機(jī)軋制→切定尺→空冷→成材。

鋼中各個組分含量的確定如下：

碳：本發(fā)明中的超高強(qiáng)度抽油桿用鋼金相組織主要是貝氏體、鐵素體和少量殘余奧氏體，組織中無碳化物相存在，以避免碳化物對貝氏體鋼力學(xué)性能的惡性作用，從而改善貝氏體鋼的力學(xué)性能，因此碳的含量不宜過高，本發(fā)明中碳含量控制在0.07％～0.13％的范圍內(nèi)。

鉬：鉬元素因為能夠有效推遲高溫轉(zhuǎn)變而對貝氏體轉(zhuǎn)變幾乎沒有影響，因此鉬是貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼常用的合金元素。但是鉬的價格昂貴，從經(jīng)濟(jì)上考慮，在設(shè)計時盡量降低鉬的含量，本發(fā)明中鉬含量控制在0.20％～0.40％范圍內(nèi)。

錳：錳元素主要通過固溶強(qiáng)化作用、增加貝氏體、鐵素體基體的固溶碳量來提高強(qiáng)度。此外，錳和鉬類似，能夠有效推遲高溫轉(zhuǎn)變。而錳又是相當(dāng)便宜的合金元素，因此在鋼中加入了高錳以降低鉬的用量。本發(fā)明中錳含量控制在1.60％～2.2％范圍內(nèi)。

硅：硅元素可以強(qiáng)烈阻礙碳化物的形成，使鋼在貝氏體相變過程中不析出(或者極少析出)碳化物。此外，硅也是提高屈服強(qiáng)度的主要元素。但是過量的硅降低塑性。本發(fā)明中硅的含量控制在0.40％～1.20％范圍內(nèi)。

鎳：少量的鎳元素和錳結(jié)合起來即會使鋼易產(chǎn)生貝氏體組織。鎳的價格非常高，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，盡量少用鎳元素。本發(fā)明中，鎳含量≤0.3％

鉻：鉻元素可以提高鋼的淬透性，而且可以使鋼在冷卻過程中的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分離，有利于形成貝氏體。本發(fā)明中鉻的含量控制在0.60％～1.70％的范圍內(nèi)。