[發明專利]超高強度抽油桿用鋼

無效

• 申請號: 200710188008.5
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101177763A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 黃錦濱;吳振寧;潘衛國;賀志剛;喬國發
• 申請（專利權）人: 安東石油技術（集團）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權代理有限公司
• 代理人: 曹洪進

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，具體涉及一種石油行業抽油桿用鋼。

背景技術

在石油行業中，抽油機有桿泵采油是一種人工舉升采油方式，以其設備簡單，投資少，管理方便，適應性強等優點被國內外各油田廣泛采用。抽油機、抽油桿和抽油泵是有桿泵采油設備的三個主要組成部分，其中抽油桿是將抽油機動力傳遞給井下抽油泵的重要環節，實質上是一種特殊長的往復泵拉桿，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。

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

目前國內油井約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，不需要進行熱處理制得的抽油桿即可達到H級的強度，將有效降低抽油桿的生產成本，顯著提高H級抽油桿的可靠性，將對油田低耗高效開發有著非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種超高強度抽油桿用鋼，使用這種鋼材制造抽油桿不需要進行熱處理即可達到H級的強度要求，簡化了生產工藝，降低了生產成本。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強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。

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

鋼中各個組分含量的確定如下：

碳：本發明中的超高強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性能的惡性作用，從而改善貝氏體鋼的力學性能，因此碳的含量不宜過高，本發明中碳含量控制在0.07％～0.13％的范圍內。

鉬：鉬元素因為能夠有效推遲高溫轉變而對貝氏體轉變幾乎沒有影響，因此鉬是貝氏體非調質鋼常用的合金元素。但是鉬的價格昂貴，從經濟上考慮，在設計時盡量降低鉬的含量，本發明中鉬含量控制在0.20％～0.40％范圍內。

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

硅：硅元素可以強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，硅也是提高屈服強度的主要元素。但是過量的硅降低塑性。本發明中硅的含量控制在0.40％～1.20％范圍內。

鎳：少量的鎳元素和錳結合起來即會使鋼易產生貝氏體組織。鎳的價格非常高，從經濟角度考慮，盡量少用鎳元素。本發明中，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變區和貝氏體轉變區分離，有利于形成貝氏體。本發明中鉻的含量控制在0.60％～1.70％的范圍內。