[發明專利]鉆具組件

在審

• 申請號: 201680041848.6
• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN107849669A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 安娜·萬伯格;托馬斯·安東松;拉爾斯·尼洛夫
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/18;C22C38/40;C22C38/44;C22C38/48;E21B17/00;C22C38/58
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 吳潤芝,郭國清

技術領域

本公開涉及一種鉆具組件，特別是一種鉆桿，其包含馬氏體不銹鋼，及其制造方法。

背景技術

在鉆巖期間，沖擊波和旋轉從鉆機經由一個或多個桿或管傳遞到配備硬質合金的鉆頭。鉆桿經受著嚴重的機械負荷以及腐蝕性環境。這特別適用于地下鉆探，其中水用作沖洗介質并且其中環境通常是潮濕的。在最承力的部位，即螺紋底部和螺紋間隙，腐蝕特別嚴重。

通常，低合金表面硬化鋼用于鉆探應用。這樣的鋼由于腐蝕疲勞而具有使用壽命比較短的限制，腐蝕疲勞導致由動載荷和桿材耐腐蝕性不足引起的鉆桿加速斷裂。與鉆桿相關的另一個問題是鉆桿由于磨耗而被用壞和必須更換的速率，即棒材的硬度不足，這對鉆探作業的總成本有直接影響。與鉆桿相關的另一個問題是桿材的強度和韌性，特別是沖擊韌性，即鉆桿承受靜和動載荷以及由鉆巖引起的沖擊載荷的能力。如果桿斷裂，可能要花相當長的時間才能將它從鉆孔中取回。桿的斷裂還可能干擾為了優化爆破而計算的鉆樣式。與鉆桿和鉆頭斷裂有關的其他問題是對采礦和隧道設備、例如破碎機和篩的損害。

WO0161064和WO2009008798二者都公開了用于鉆巖的馬氏體鋼。即使這些鋼將解決或減少上述腐蝕疲勞的問題，但是這些馬氏體鋼并不擁有高得足以在鉆巖過程中完全適用的沖擊韌性。這將意味著由其制成的鉆具組件當在鉆巖期間受到沖擊載荷時將具有明顯的容易斷裂的風險，這可導致與上述相同的后果。

CN 102586695和US 5714114二者都涉及馬氏體鋼。然而，在其中公開的馬氏體不銹鋼用于其它應用而不是鉆桿。因此，在其中公開的馬氏體不銹鋼的要求和重要機械性質與用于鉆桿的馬氏體不銹鋼相比是不同的。

因此，本公開的目的是解決和/或減少至少一個上述問題。具體而言，本公開的一個方面是實現一種鉆具組件，例如鉆桿，其具有在硬化時形成馬氏體微觀結構的鋼組成，所述鋼組成將為所述鉆具組件提供良好的耐腐蝕性以及優化和良好平衡的機械性質，因而導致使用壽命增加，從而也實現了能夠長時間使用的有成本效益的鉆具組件。

發明內容

因此，本公開涉及一種包含馬氏體不銹鋼的鉆具組件，所述馬氏體不銹鋼具有以重量％(wt％)計的以下組成：

余量是Fe和不可避免的雜質，

其中所述馬氏體不銹鋼包含大于或等于75％的馬氏體相和小于或等于25％的殘余奧氏體相，并且其中PRE值(耐點蝕當量值)大于或等于14。PRE值由以下等式計算PRE＝Cr+3.3*Mo，其中Cr和Mo對應于所述元素的重量百分比(wt％)含量。如上文或下文所限定的馬氏體不銹鋼具有含有殘余奧氏體的硬化和回火馬氏體微觀結構，意味著所述馬氏體微觀結構包含馬氏體相和殘余奧氏體相二者。馬氏體相將提供所需的硬度和拉伸強度以及所需的耐磨性。與馬氏體相比更軟且更可延展的殘余奧氏體相將降低馬氏體微觀結構的脆性，并由此提供鋼的機械性質例如沖擊韌性的必要改善。如上文或下文所限定的馬氏體不銹鋼由于它的化學組成和它的微觀結構二者而將具有硬度、沖擊韌性、強度和耐腐蝕性的獨特組合。

此外，本發明還涉及一種鉆具組件，其是鉆桿，例如頂錘鉆桿和沖水頂錘鉆桿，及其制造方法。

附圖說明

圖1顯示舍夫勒圖，其中區域和相應的坐標已繪出；

圖2顯示了與圖1相同的舍夫勒圖，但是在圖中標出在實施例中制造的合金；

圖3顯示了實施例的一些合金的硬度和沖擊韌性曲線。

具體實施方式

本公開因此涉及一種包含馬氏體不銹鋼的鉆具組件，所述馬氏體不銹鋼具有以重量％(wt％)計的以下組成：

余量是Fe和不可避免的雜質，其中所述馬氏體不銹鋼包含大于或等于75％的馬氏體相和小于或等于25％的殘余奧氏體相，并且其中PRE值大于或等于14。