[發明專利]射孔槍管材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710998425.X
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107841681B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 田青超
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/20;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50
• 代理公司: 31205 上海上大專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種射孔槍管材料及其制備方法，其質量配比為：C：0.25?0.35％；Si：0.15?0.35％；Mn：0.4?0.8％；Cr：0.8?1.2％；Mo：0.15?0.45％；Al：0.005?0.05％；Cu≤0.15％；Ni≤0.2％；V≤0.06％；Nb≤0.05％；Ti：≤0.03％；Ca：0.001?0.0065％；P＜0.015％；S＜0.0065％；余量為Fe和不可避免雜質。且Ca和S滿足Ca/S＞1，并滿足0.6＜Ceq≤0.72,其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15。本發明采用水淬方法生產的射孔槍管性能優良，明顯降低生產成本。

技術領域

本發明涉及一種無縫鋼管材料及其制備方法，特別是涉及一種槍管鋼管材料及其制備方法，應用于石油勘探與開發系統工程中的射孔完井技術領域。

背景技術

射孔完井是石油勘探與開發系統工程中極其重要的一項技術,是提高油氣井采收率的重要手段之一。射孔槍管是制作射孔槍的主要部件,在射孔爆破時,槍管承受較大的沖擊力,高溫高壓氣體將射孔槍管上的盲孔最薄處打爆后射向鋼管和水泥層,聚能高溫高壓氣體穿透鋼管和水泥層將地層炸裂,由此可見，射孔槍管在射孔作業時不僅要承受射孔彈高載高速沖擊作用,還受孔彈碎片的撞擊作用。為了有效達到清理或增加滲道、提高采收率的目的，槍管射孔后要求槍身不出現橫向裂紋，孔眼處裂紋小，外徑漲大尺寸小，射孔盲孔對位準確。而這些都對射孔槍管的生產工藝提出了嚴格的要求。

傳統的射孔槍管材質為32CrMo4，采用油淬的工藝生產。然而，因為油淬的火災敏感性以及環境污染問題，目前國內外很多地方逐步放棄油淬而改用水淬工藝。但是由于射孔槍管水淬容易開裂，一般是采用降低碳含量的方式來解決這一問題，如使用26CrMo替代32CrMo4，參見表4。但是碳含量降低導致射孔性能降低，另外由于油淬工藝淬火冷速平緩、淬火應力小、射孔性能優良，油淬用作生產射孔槍管的傳統的生產工藝具有無與倫比的優越性，一直以來還深得市場的青睞。然而，低成本水淬生產工藝技術的開發，無論從節能環保、減輕環境負荷，還是降低生產成本等角度考慮越來越不容忽視，開發出適合高碳含量射孔槍管一貫制生產工藝技術迫在眉睫。

對于鋼管行業而言，從文獻資料記載及實際生產情況來看，行業內調質熱處理都是采用完全淬火的方法，即淬火加熱溫度為Ac3+50℃以上。例如專利CN201510042282.6公開了一種射孔槍用無縫鋼管及其制備工藝，參見表4，通過在32CrMo4的基礎上，降低碳含量配以V、Nb合金化以增加強度，在900-920℃溫度下進行水淬后,進行回火處理得到成品。專利CN201310282041.X公開了一種射孔槍管管體用無縫鋼管材料料及其熱處理方法，和專利CN201510042282.6類似，參見表4，在890-910℃溫度淬火后,進行回火處理得到成品。這種在900℃高溫下的水淬，淬火應力大，槍管的射孔性能差，無法和油淬槍管相提并論。

專利CN201510234477.0公開了一種高鋼級的射孔槍管和成型方法,參見表4，碳含量更低，而Mo含量在1.0左右，成本昂貴，并且含有W等合金元素，在880-920℃溫度下進行水淬后極易彎曲，生產難度極大。專利CN201210351209.3以及CN201310641736.2公開了一種含稀土徠射孔槍管體材料,參見表4，同樣淬火溫度在880-900℃，專利沒有說明采取是油淬還是水淬的方式，但是，在這種溫度下必然面臨油淬環境負荷大、而水淬則易于彎曲及開裂等不利因素。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種射孔槍管材料及其制備方法，采用水淬方法生產的射孔槍管，其不僅能夠達到油淬射孔槍管性能的要求，而且由于淬火溫度低，不僅冷速平緩、淬火應力小，射孔性能優良，而且還明顯降低生產成本。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種射孔槍管材料，其材料組分的化學元素質量百分配比為：