[發(fā)明專利]一種油田用防腐抽油桿用鋼及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110075772.8
• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN102162067A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易敏;陳濤;李永東;熊化冰;王立峰;周德光;佟倩;邸全康;陳明躍;唐國志;徐東利;喻黃海;劉玉新;周曉樂
• 申請（專利權(quán)）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C22C38/40
• 分類號: C22C38/40;C22C38/44;C22C33/04;C21D8/00;E21B17/00
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油田用鋼技術(shù)領(lǐng)域。特別是提供了一種油田用防腐抽油桿用鋼及其生產(chǎn)方法，與國內(nèi)外現(xiàn)使用的同類產(chǎn)品比較，它有著更優(yōu)良的耐腐蝕性能和更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)成本。

背景技術(shù)

抽油桿是油田采油系統(tǒng)中用于連接地面抽油機和井下抽油的重要部件，是石油開采活動中重要的消耗性材料之一。在采油生產(chǎn)過程中，抽油桿承受的載荷包括抽油桿柱的重量、液柱重量、抽油桿柱和液體的慣性載荷、抽油桿柱在運動中的摩擦阻力、抽油桿柱的彈性引起的震動載荷及由于液體和柱塞運動不一致而引起的沖擊載荷等。以上六種載荷在抽油桿上下往復(fù)運動期間是循環(huán)變化的，因此抽油桿承受的是不對稱循環(huán)載荷。抽油井井液中含有鹽分、二氧化碳或硫化氫等腐蝕介質(zhì)，腐蝕介質(zhì)的侵蝕作用會大大降低抽油桿使用壽命。因此，抽油桿失效形式常表現(xiàn)為疲勞斷裂、腐蝕疲勞斷裂。

隨著油田的不斷開采，現(xiàn)有大部分油田的開采已步入后期，井深及井液腐蝕性(CO₂，H₂S，NaCL等)均呈上升趨勢；近年來，在全球獲得的重大油田勘探發(fā)現(xiàn)中，有一半來自海洋，特別是深水區(qū)域；而從發(fā)展趨勢看來未來的油田開發(fā)項目更將主要來自于海洋。因此，含蠟井、稠油井、深井、超深井等新的工作條件，對抽油桿的強度、韌性、耐腐蝕性、抗腐蝕疲勞等性能提出了更高的要求。

國內(nèi)油田目前大量使用的抽油桿多為D級(GB/T26075-2010)，該級別抽油桿不能很好地滿足新的使用要求，將被具有更好耐腐蝕性、更高強度的KD級和H級抽油桿所替代，這也就提出了相應(yīng)的抽油桿用鋼的新需求。在本發(fā)明之前，國內(nèi)市場上KD和H級抽油桿及其用鋼供應(yīng)均為空白；國外KD、H級抽油桿均使用4620、4330等鋼種制做，該系列鋼種貴金屬元素Mo(0.20～0.30％)、Ni(1.65～2.00％)含量高，且多采用電弧爐冶煉生產(chǎn)，因此生產(chǎn)成本及合金成本極高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種油田用防腐抽油桿用鋼及其生產(chǎn)方法，可用于制做KD級和H級抽油桿，并能夠確保抽油桿產(chǎn)品的各項質(zhì)量指標(biāo)均能滿足其標(biāo)準(zhǔn)和使用要求。與國內(nèi)外現(xiàn)使用的同類產(chǎn)品比較，它有著更優(yōu)良的耐腐蝕性能和更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)成本。

本發(fā)明鋼種的化學(xué)成分為(重量百分比)：C：0.20-0.30％；Si：0.10-0.40％；Mn：0.60-1.00％；Cr：0.40-0.80％；Mo：≤0.10％；Ni：0.60-1.00％；其余組份為Fe及不可避免的雜質(zhì)。該產(chǎn)品顯著降低了合金成本。

本發(fā)明鋼種采用轉(zhuǎn)爐冶煉的低成本工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)，工藝流程為“高爐鐵水和廢鋼→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF爐外精煉→160×160或180×180mm²方坯全保護(hù)連鑄→鑄坯緩冷→步進(jìn)式加熱爐加熱→無扭連軋→控軋控冷→定尺剪切→分切精整”。在工藝中控制的具體的技術(shù)參數(shù)如下：

(1)轉(zhuǎn)爐原料使用低硫鐵水和廢鋼，吹煉采用高拉碳模式，出鋼溫度范圍1660-1720℃，出鋼時擋渣，鋼水終點目標(biāo)成分：碳≤0.12％、磷≤0.010％；所述的低硫鐵水為硫含量≤0.040％的鐵水；鐵水若其硫含量＞0.040％，則先預(yù)脫硫；

(2)轉(zhuǎn)爐出鋼時使用鋁錳鐵合金對鋼水進(jìn)行脫氧，鋼水氧化性強時補加鋁粒50-100Kg；所述的鋼水氧化性強為鋼水氧活度不小于1000ppm；

(3)鎳在轉(zhuǎn)爐吹煉前加入爐中；硅、錳、鉻、鉬均在轉(zhuǎn)爐出鋼過程脫氧后調(diào)，并在LF精煉過程完成微調(diào)；

(4)LF精煉過程頂渣重量控制10～30Kg/噸鋼，二元堿度控制范圍2.8-5.0；精煉末期底吹氬氣時間控制10～30min，氬氣流量范圍30-50NL/min；所述的二元堿度計算方法為頂渣中CaO和SiO2含量的比值；

(5)鋼水在LF精煉結(jié)束后吊運至方坯鑄機，連鑄過程采用全保護(hù)方式，鑄坯冷卻水量控制為矯直鑄坯時避開高溫脆性區(qū)間，鑄坯采用入坑緩冷，緩冷時間≥16小時；所述的全保護(hù)方式為澆鑄過程中，大包使用吹氬套管，中間包用覆蓋劑，結(jié)晶器使用浸入式水口和保護(hù)渣；

(6)軋制前，鋼坯加熱溫度為1050～1200℃，出坯時使用高壓水除鱗，開軋溫度為900～1100℃，終軋溫度800～950℃；軋材圓鋼運至冷床采用集中緩冷。所述的高壓水水壓＞18Mpa；所述的集中緩冷為圓鋼密集碼放減緩冷卻速度。