專利名稱：超高強度抽油桿用鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種石油行業(yè)抽油桿用鋼。
背景技術(shù)：
在石油行業(yè)中，抽油機有桿泵采油是一種人工舉升采油方式，以其設(shè)備簡單，投資少，管理方便，適應(yīng)性強等優(yōu)點被國內(nèi)外各油田廣泛采用。抽油機、抽油桿和抽油泵是有桿泵采油設(shè)備的三個主要組成部分，其中抽油桿是將抽油機動力傳遞給井下抽油泵的重要環(huán)節(jié)，實質(zhì)上是一種特殊長的往復(fù)泵拉桿，再加上在不同程度腐蝕條件下承受交變載荷，對抽油桿工作狀況極為不利。因此，選擇最適合于抽油桿工作條件的鋼材用于抽油桿的制造是首要考慮的因素。
國內(nèi)外現(xiàn)有的抽油桿產(chǎn)品按照性能等級由低到高分為C、K、D和H級。隨著油田逐漸進(jìn)入油田開發(fā)后期，油井逐漸加深，對抽油桿的強度、韌性等要求也不斷提高。目前的抽油桿生產(chǎn)多用20CrMo鋼，這種抽油桿在生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行淬火和高溫回火熱處理，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)成本高；同時這種鋼主要用于制造D級、K級等低強度級別的抽油桿，通過熱處理工藝提高強度來制造H級抽油桿，其產(chǎn)品的可靠性不高。
目前國內(nèi)油井約15萬口，采用有桿泵采油油井約12萬口，按照單井平均井深2000米計算，我國抽油桿用量約2.4億米，抽油桿用量巨大。因此，如果能使用一種抽油桿用鋼，不需要進(jìn)行熱處理制得的抽油桿即可達(dá)到H級的強度，將有效降低抽油桿的生產(chǎn)成本，顯著提高H級抽油桿的可靠性，將對油田低耗高效開發(fā)有著非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超高強度抽油桿用鋼，使用這種鋼材制造抽油桿不需要進(jìn)行熱處理即可達(dá)到H級的強度要求，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，錳1.60％～2.2％，鉻0.60％～1.70％，鉬0.20％～0.40％，鎳≤0.3％，銅≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量為鐵。
超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.07％，硅0.40％，錳1.60％，鉻0.60％，鉬0.20％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。
超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量按重量百分比為碳0.13％，硅1.20％，錳2.2％，鉻1.70％，鉬0.40％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。
超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.08％，硅0.50％，錳1.70％，鉻0.90％，鉬0.25％，鎳0.2％，銅0.15％，磷0.02％，硫0.20％，余量為鐵。
超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.11％，硅1.10％，錳2.0％，鉻1.50％，鉬0.35％，鎳0.27％，銅0.17％，磷0.022％，硫0.22％，余量為鐵。
本發(fā)明中的抽油桿用鋼按如下工藝制造電爐→鑄錠→軋機開胚→探傷→棒線材連軋機軋制→切定尺→空冷→成材。
鋼中各個組分含量的確定如下碳本發(fā)明中的超高強度抽油桿用鋼金相組織主要是貝氏體、鐵素體和少量殘余奧氏體，組織中無碳化物相存在，以避免碳化物對貝氏體鋼力學(xué)性能的惡性作用，從而改善貝氏體鋼的力學(xué)性能，因此碳的含量不宜過高，本發(fā)明中碳含量控制在0.07％～0.13％的范圍內(nèi)。
鉬鉬元素因為能夠有效推遲高溫轉(zhuǎn)變而對貝氏體轉(zhuǎn)變幾乎沒有影響，因此鉬是貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼常用的合金元素。但是鉬的價格昂貴，從經(jīng)濟上考慮，在設(shè)計時盡量降低鉬的含量，本發(fā)明中鉬含量控制在0.20％～0.40％范圍內(nèi)。
錳錳元素主要通過固溶強化作用、增加貝氏體、鐵素體基體的固溶碳量來提高強度。此外，錳和鉬類似，能夠有效推遲高溫轉(zhuǎn)變。而錳又是相當(dāng)便宜的合金元素，因此在鋼中加入了高錳以降低鉬的用量。本發(fā)明中錳含量控制在1.60％～2.2％范圍內(nèi)。
硅硅元素可以強烈阻礙碳化物的形成，使鋼在貝氏體相變過程中不析出(或者極少析出)碳化物。此外，硅也是提高屈服強度的主要元素。但是過量的硅降低塑性。本發(fā)明中硅的含量控制在0.40％～1.20％范圍內(nèi)。
鎳少量的鎳元素和錳結(jié)合起來即會使鋼易產(chǎn)生貝氏體組織。鎳的價格非常高，從經(jīng)濟角度考慮，盡量少用鎳元素。本發(fā)明中，鎳含量≤0.3％鉻鉻元素可以提高鋼的淬透性，而且可以使鋼在冷卻過程中的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分離，有利于形成貝氏體。本發(fā)明中鉻的含量控制在0.60％～1.70％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、使用本發(fā)明的超高強度抽油桿用鋼制造抽油桿不需要進(jìn)行淬火和高溫回火工藝即可達(dá)到H級的強度要求，簡化了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率，并且減少了抽油桿廠家的熱處理設(shè)備的投入。2、本發(fā)明的超高強度抽油桿用鋼適用于制造H級超高強度抽油桿，滿足油田開發(fā)后期井下載荷日益增大，對抽油桿力學(xué)強度要求日益提高的要求。
具體實施例方式
實施例一，一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.07％，硅0.40％，錳1.60％，鉻0.60％，鉬0.20％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。
實施例二，一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.13％，硅1.20％，錳2.2％，鉻1.70％，鉬0.40％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。
實施例三，一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.08％，硅0.50％，錳1.70％，鉻0.90％，鉬0.25％，鎳0.2％，銅0.15％，磷0.02％，硫0.20％，余量為鐵。
實施例四，一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.11％，硅1.10％，錳2.0％，鉻1.50％，鉬0.35％，鎳0.27％，銅0.17％，磷0.022％，硫0.22％，余量為鐵。
按照此配方在電爐中冶煉，將鋼液澆注成560kg的鋼錠。經(jīng)過Ф650X1和Ф650X3軋機軋制成65mmX65mm2的方胚后，經(jīng)探傷后再由Ф400X1和Ф250X5連軋機采用控軋控冷工藝加熱溫度1090℃，終軋溫度900℃，冷卻速度3℃/s將鋼坯軋制成Ф30圓鋼，剪成9米定尺，空冷到室溫即可。
對獲得的鋼材進(jìn)行力學(xué)性能檢測實驗，結(jié)果見表一表一超高強度抽油桿用鋼各實施例的力學(xué)性能

權(quán)利要求
1.一種超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，錳1.60％～2.2％，鉻0.60％～1.70％，鉬0.20％～0.40％，鎳≤0.3％，銅≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.07％，硅0.40％，錳1.60％，鉻0.60％，鉬0.20％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量按重量百分比為碳0.13％，硅1.20％，錳2.2％，鉻1.70％，鉬0.40％，鎳0.3％，銅0.20％，磷0.025％，硫0.25％，余量為鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.08％，硅0.50％，錳1.70％，鉻0.90％，鉬0.25％，鎳0.2％，銅0.15％，磷0.02％，硫0.20％，余量為鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強度抽油桿用鋼，其特征是，超高強度抽油桿用鋼的各個組分含量重量百分比為碳0.11％，硅1.10％，錳2.0％，鉻1.50％，鉬0.35％，鎳0.27％，銅0.17％，磷0.022％，硫0.22％，余量為鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高強度抽油桿用鋼，本鋼用于制造超高強度抽油桿，其中各組分含量按重量百分比為碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，錳1.60％～2.2％，鉻0.60％～1.70％，鉬0.20％～0.40％，鎳≤0.3％，銅≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量為鐵。本鋼制造工藝是按上述組分配料后，進(jìn)入電爐熔煉→鑄錠→軋機開胚→探傷→棒線材連軋機軋制→切定尺→空冷→成材。通過該工藝制成的鋼不需要熱處理工藝，僅通過機加工即可得到H級超高強度抽油桿。在簡化抽油桿生產(chǎn)工藝，降低抽油桿制造成本的同時，滿足了油田開發(fā)后期井下載荷日益增大，對抽油桿力學(xué)強度要求日益提高的要求。
文檔編號C22C38/44GK1952200SQ20061011469
公開日2007年4月25日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者黃錦濱, 吳振寧, 潘衛(wèi)國, 賀志剛, 喬國發(fā) 申請人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司