[發(fā)明專利]一種用于低溫環(huán)境下使用的鉆具材料生產(chǎn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510364549.3
• 申請(qǐng)日: 2015-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN105154627A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李守杰;王學(xué)璽;高全德;趙卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中原特鋼股份有限公司
• 主分類號(hào): C21C7/10
• 分類號(hào): C21C7/10;C21C7/00;C21C5/52;C22C38/46
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 亢志民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆具生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于低溫環(huán)境下使用的鉆具材料生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

鉆具是石油鉆探中不可或缺的重要工具，近年來(lái)，隨著石油需求量不斷攀升，世界各國(guó)紛紛加大開發(fā)力度，原油的開采逐步向地下深層和海洋轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。隨著開采難度的不斷加大，對(duì)石油鉆具的要求也日益提高。鉆具做為鉆采設(shè)備的重要部件，直接關(guān)系到開采成功與否。因此，各石油開采廠家對(duì)鉆具材料的強(qiáng)韌性要求逐漸提高，以滿足在惡劣環(huán)境下使用的需求。高強(qiáng)度高低溫沖擊功的鉆具材料的需求逐步加大。

常規(guī)的4145H材料已無(wú)法滿足此要求，尤其是高強(qiáng)度高低溫沖擊功。

常規(guī)的4145HMOD材料制造鉆具，經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工等工序制成，其力學(xué)性能Rp0.2：120/130KSI；Rm:140/144KSI；A:16%/15%；KV（-20℃）：31/30/28/29/30/26，強(qiáng)度及低溫沖擊功均低于使用環(huán)境要求。此材料不含有提高低溫沖擊的元素，為了提高沖擊功不得不降低強(qiáng)度指標(biāo)，強(qiáng)度低于要求，而低溫沖擊功依然無(wú)法達(dá)到使用要求。Ni是提高低溫沖擊最有效的元素，還可提高淬透性；而V可以細(xì)化晶粒，既提高強(qiáng)度，又提高沖擊韌性。于是我們針對(duì)環(huán)境使用要求設(shè)計(jì)了優(yōu)化的4145HMOD材料加Ni、V元素的新材料，此材料各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均滿足低溫環(huán)境使用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種在保證材料具有高強(qiáng)度的同時(shí)最大限度的提升鉆具的低溫沖擊韌性進(jìn)而提高鉆具的使用壽命的用于低溫環(huán)境下使用的鉆具材料生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于低溫環(huán)境下使用的鉆具材料生產(chǎn)方法，依次經(jīng)選料-精煉-鍛造-粗加工-熱處理-精加工而成，所述精煉時(shí)選用4145HMOD加Ni、V鋼為原料，采用電弧爐冶煉+鋼包精煉/真空脫氣方式精煉，所加Ni、V的重量百分比分別為為0.80~1.50%，0.05~0.15%，精煉后澆注成鋼錠，鋼錠脫模后熱送鍛造。

所述精煉過(guò)程控制鋼錠中部分化學(xué)成分的重量百分比如下：C為0.43~0.48%，Si為0.20~0.40%，Mn為1.00~1.25%，Cr為1.10~1.35%，Mo為0.28~0.35%，V為0.05~0.15%，Ni為0.80~1.50%，S≤0.008%，P≤0.012%。

所述鍛造前控制加熱溫度為1190~1210℃，終鍛溫度為750℃,鍛造時(shí)采用油壓機(jī)開坯，在上下平砧上拔出至熱口450mm，滿砧進(jìn)給，控制壓下量在150～250mm，然后到八方至470mm，晾料至800～900℃上精鍛機(jī)鍛造，控制壓下量60-80mm。

所述熱處理時(shí)采用正火+調(diào)質(zhì)工藝方式，正火溫度為870~890℃，保溫時(shí)間為0.8~1.2h/100mm，正火霧冷至室溫，然后淬火，淬火溫度為850~870℃，保溫時(shí)間為0.8~1.2h/100mm，淬火在初始水溫20℃以下，采用水-空-水冷卻方式，第一次水冷冷卻系數(shù)2.5-3.5s/mm，空冷60-150s，第二次水冷系數(shù)1.5~2.5s/mm，而后在610~630℃溫度范圍回火。

本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下：本發(fā)明的用于低溫環(huán)境下使用的鉆具材料生產(chǎn)方法采用EAF+LF/VD方式精煉，提高純凈度，使結(jié)晶組織更加致密，從而獲得更高沖擊韌性，精煉后澆注成模鑄鋼錠，然后熱送鍛造；在鍛造過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制油壓機(jī)的壓下量和送進(jìn)量，有效鍛合鋼錠內(nèi)部缺陷；熱處理工藝采用正火+調(diào)質(zhì)方式進(jìn)行，通過(guò)正火可細(xì)化晶粒及均勻組織和成分，為淬火做好組織準(zhǔn)備；正火后霧冷，冷卻速度快，晶粒能夠很好地細(xì)化，同時(shí)淬火時(shí)采用水-空-水冷卻，降低初始水溫，提高了冷卻速度和淬透層深度，使得奧氏體組織充分轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，再通過(guò)高溫回火獲得細(xì)小均勻的回火索氏體組織，從而獲得較高的綜合力學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的用于低溫環(huán)境下使用的鉆具材料生產(chǎn)方法的熱處理工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一