[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)高韌射孔槍管及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710514089.7
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN109207839A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董曉明;張忠鏵;孫文;趙存耀
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/38;C22C38/22;C22C38/26;C22C38/24;C22C38/28;C22C38/32;C22C38/06;C21D1/18;C21D9/10
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高韌射孔槍管，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比為：C：0.05?0.11％、Si：0.1?0.4％、Mn：1?1.8％、Cr：0.1?1％、Mo：0.31?0.8％、Nb：0.01?0.04％、V：0.01?0.15％、Ti：0.02?0.05％、B：0.0015?0.005％、Al：0.01?0.05％、Ca：0.001?0.004％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。此外，本發(fā)明還公開了一種上述高強(qiáng)高韌射孔槍管的制造方法，包括步驟：(1)冶煉；(2)澆鑄成圓坯：結(jié)晶器采用電磁攪拌工藝；(3)將圓坯制成鋼管；(4)熱處理。本發(fā)明所述的高強(qiáng)高韌射孔槍管強(qiáng)度高韌性好，能具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼產(chǎn)品及其制造方法，尤其涉及一種射孔槍管及其制造方法。

背景技術(shù)

射孔是石油勘探與開發(fā)系統(tǒng)工程中極其重要的一項技術(shù)，是提高油氣井采收率的重要手段之一。射孔作業(yè)中射孔槍管作為彈架對射孔方向進(jìn)行定位，保護(hù)射孔火工器件不受井內(nèi)流體浸泡、承受壓力和減輕射孔作業(yè)時對井下套管的損害，并在爆炸過程中保護(hù)油層套管。由于其工作條件惡劣，槍管除了受介質(zhì)腐蝕、井溫及壓力的影響外，主要威脅來自射孔彈發(fā)射時產(chǎn)生的高壓及巨大沖擊波，因此對其質(zhì)量、強(qiáng)度和韌性尤其是橫向沖擊韌性要求非常嚴(yán)格。

高強(qiáng)度射孔槍管不僅抗壓能力強(qiáng)，可抵御深井和射孔彈發(fā)射時產(chǎn)生的高壓環(huán)境，而且其抗膨脹變形能力強(qiáng)，有效防止卡井，此外，射孔槍管的強(qiáng)度提高也可以降低槍體壁厚，提高射孔質(zhì)量。射孔槍管在要求高強(qiáng)度的同時也需具有高的韌性匹配，因為高強(qiáng)度射孔槍管韌性不足，尤其是橫向沖擊韌性低時會導(dǎo)致射孔孔眼毛刺高甚至槍體開裂，造成卡井等事故。所以射孔槍管的設(shè)計需要兼顧強(qiáng)度和韌性，在滿足高強(qiáng)度的同時盡可能提高韌性指標(biāo)，提高射孔作業(yè)質(zhì)量和使用安全性。

評價射孔槍管抗射孔開裂性能重要的指標(biāo)為Akv/Ys即為橫向沖擊韌性與屈服強(qiáng)度的比值大小，保證良好的射孔質(zhì)量需要Akv/Ys≥0.12J/MPa。

公開號為CN103352169A，公開日為2013年10月16日，名稱為“射孔槍管管體用無縫鋼管材料及其熱處理方法”的中國專利文獻(xiàn)公開了一種射孔槍管管體用無縫鋼管材料，該專利文獻(xiàn)所公開的技術(shù)方案所涉及的射孔槍管強(qiáng)度達(dá)到150鋼級，但是其工藝復(fù)雜，需要采用兩次調(diào)質(zhì)熱處理，生產(chǎn)成本較高。

公開號為CN103614631A，公開日為2014年3月5日，名稱為“含稀土射孔槍管體材料及其制備方法”的中國專利文獻(xiàn)公開了一種含稀土射孔槍管體材料，該專利文獻(xiàn)所公開的技術(shù)方案采用加入稀土元素以改善夾雜物形態(tài)，提高韌性指標(biāo)。但是此專利文獻(xiàn)所涉及的槍管強(qiáng)度和韌性均較低，無法滿足高強(qiáng)度槍管的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種高強(qiáng)高韌射孔槍管，為保證射孔具有良好的射孔性能，需要綜合考慮材料的橫向沖擊韌性高和強(qiáng)度，強(qiáng)度越高，需要的橫向沖擊韌性越高，因此在材料設(shè)計上需要同時提高強(qiáng)度和韌性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)高韌射孔槍管，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比為：

C：0.05-0.11％、Si：0.1-0.4％、Mn：1-1.8％、Cr：0.1-1％、Mo：0.31-0.8％、Nb：0.01-0.04％、V：0.01-0.15％、Ti：0.02-0.05％、B：0.0015-0.005％、Al：0.01-0.05％、Ca：0.001-0.004％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

在本發(fā)明所述的技術(shù)方案中，在鋼種設(shè)計上通過微合金化的成分設(shè)計，降低碳的質(zhì)量百分比，以減少脆性的Cr、Mo以及Fe的碳化物的形成，利用在回火過程中形成的V、Nb和Ti細(xì)小的析出物獲得良好的析出強(qiáng)化效果以及Cr、Mo元素的固溶強(qiáng)化效果，同時提高射孔槍管的強(qiáng)度和韌性，顯著的提高射孔質(zhì)量。

因此，本案發(fā)明人對本發(fā)明所述的高強(qiáng)高韌射孔槍管的各化學(xué)元素進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計原理如下所述：