一種抽油桿用鋼及抽油桿的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采器械領(lǐng)域，特別涉及一種抽油桿用鋼及抽油桿的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油桿是抽油機(jī)井的細(xì)長桿件，抽油桿由多個(gè)單根抽油桿通過螺紋連接而成,該抽油桿上接光桿，下接抽油泵起傳遞動(dòng)力的作用，是石油開采活動(dòng)中重要的消耗性材料之
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[0003]在石油開采過程中，井液中一般存在硫化氫氣體，而到了油田開發(fā)后期，需要向地層中注入鹽酸酸液進(jìn)行壓裂酸化以提高產(chǎn)油量，這會(huì)造成原油中氯離子含量很高，而抽油桿工作在高溫、濕硫化氫和氯離子腐蝕環(huán)境中，且抽油桿在工況下承受非對稱循環(huán)載荷，使得抽油桿成為消耗性材料，為了最大的延長抽油桿壽命減少失效，采用在抽油桿表面噴涂防腐涂料或選用抗腐蝕材料制造抽油桿。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]為了延長抽油桿的壽命，使得抽油桿不僅需要具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，還需要具有備較高的強(qiáng)度，現(xiàn)有的抽油桿的材料不能使抽油桿同時(shí)具備抗腐蝕性能和高強(qiáng)度的性能，使得現(xiàn)有的抽油桿的壽命較短，從而增加了石油開采的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中抽油桿的材料不能使抽油桿同時(shí)具備抗腐蝕性能和高強(qiáng)度的性能的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抽油桿用鋼及抽油桿的制造方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抽油桿用鋼，所述抽油桿用鋼包括:碳、硅、錳、鉻、鑰、鋁、銅、磷、硫、鎳和鐵，碳的重量百分比為0.28 %?0.33 %，硅的重量百分比為0.20%?0.40%，錳的重量百分比為1.10%?1.50%，鉻的重量百分比為2.0%?2.5%，鑰的重量百分比為0.15%?0.25%，鋁的重量百分比為0.30%?0.70%，銅的重量百分比為1.0%?1.5%，磷的重量百分比彡0.020%，硫的重量百分比彡0.020%，鎳的重量百分比彡0.030%，余量為鐵。
[0008]具體地，碳的重量百分比為0.33%，硅的重量百分比為0.40%，錳的重量百分比為1.50%，鉻的重量百分比為2.5%，鑰的重量百分比為0.25%，鋁的重量百分比為0.70 銅的重量百分比為1.5 磷的重量百分比為0.020 硫的重量百分比為
0.020%，鎳的重量百分比為0.030%，余量為鐵。
[0009]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抽油桿的制造方法，所述方法包括:將抽油桿用鋼加工成型并進(jìn)行鍛造，再進(jìn)行淬火處理，所述淬火的溫度為940±20°C，保溫40?60分鐘，所述淬火的介質(zhì)為濃度為6?10%的氯化鈉水溶液，再進(jìn)行回火處理，所述回火的溫度為640±20°C，保溫60分鐘，在溫度300°C下進(jìn)行熱校直，得到抽油桿的毛坯，對所述抽油桿的毛坯的表面進(jìn)行拋丸處理并加工螺紋，制成所述抽油桿。
[0010]所述抽油桿用鋼的化學(xué)成分為:碳、娃、猛、鉻、鑰、招、銅、磷、硫、鎳和鐵，碳的重量百分比為0.28%?0.33%，硅的重量百分比為0.20%?0.40%，錳的重量百分比為
1.10%?1.50%，鉻的重量百分比為2.0%?2.5%，鑰的重量百分比為0.15%?0.25%,招的重量百分比為0.30%?0.70%,銅的重量百分比為1.0%?1.5%,憐的重量百分比(0.020%，硫的重量百分比彡0.020%，鎳的重量百分比彡0.030%，余量為鐵。
[0011]具體地，所述將抽油桿加工成型的方法包括:將所述抽油桿用鋼放入電爐中進(jìn)行初煉，在精煉爐中進(jìn)行精煉，在連鑄機(jī)中進(jìn)行拉鋼得到拉坯，對所述拉坯進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，探傷檢驗(yàn)合格后進(jìn)行切定尺操作制成成型的所述抽油桿鋼坯，將所述抽油桿鋼坯軋制成圓鋼。
[0012]具體地，所述鍛造的方法包括在溫度為1050°C下，將所述圓鋼的兩端鐓粗，且鍛造后的冷卻介質(zhì)為空氣。
[0013]進(jìn)一步地，所述氯化鈉水溶液的濃度為8 %。
[0014]具體地，所述回火的介質(zhì)為空氣。
[0015]具體地，所述抽油桿用鋼的化學(xué)成分為:碳的重量百分比為0.33%，硅的重量百分比為0.40%，錳的重量百分比為1.50%，鉻的重量百分比為2.5%，鑰的重量百分比為0.25%，鋁的重量百分比為0.70%，銅的重量百分比為1.5%，磷的重量百分比為0.020%,硫的重量百分比為0.020 %，鎳的重量百分比為0.030 %，余量為鐵。
[0016]具體地，所述初煉的溫度為1540°C。
[0017]具體地，所述精煉的溫度為1580°C。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:本發(fā)明提供的抽油桿用鋼中添加適量的銅元素可提高抽油桿用鋼對硫酸和鹽酸中的氯離子的抗腐蝕性和對應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性；若鋁元素添加過高容易造成抽油桿用鋼的熱處理不穩(wěn)定并影響鋼的抗氯離子腐蝕性能，本發(fā)明添加適量的鋁元素，能夠顯著提高抽油桿用鋼的高溫抗氧化性能，特別是能抵抗硫化氫的腐蝕作用，大幅提高了抽油桿用鋼在硫化氫腐蝕環(huán)境下的使用系數(shù)，即許用應(yīng)力，通過添加適量的鋁元素可避免鋼中高含量的鋁元素易出現(xiàn)熱處理不穩(wěn)定并影響鋼的抗氯離子腐蝕性能情況；添加高含量的鉻元素可以提高鋼的淬透性，在制備過程中使鋼的組織均勻、晶粒細(xì)化，同時(shí)也能大幅提高鋼的抗腐蝕性能；硫元素含量過高容易使鋼材在熱加工時(shí)產(chǎn)生硫的化合物(FeS-Fe共晶體)，降低鋼的韌性，在抽油桿的鍛造過程中造成裂紋，還會(huì)降低鋼的抗腐蝕性能，磷元素含量過高容易在鋼中易產(chǎn)生偏析，形成Fe3P,降低鋼的韌性和塑性，使鋼的疲勞強(qiáng)度降低，本發(fā)明添加低含量的硫元素和磷元素使得抽油桿用鋼的韌性、抗腐蝕性能、塑性和疲勞強(qiáng)度均有提高；本發(fā)明添加低含量的碳元素可顯著提高鋼的強(qiáng)度；本發(fā)明添加高含量的錳元素可以顯著提高鋼的強(qiáng)度，而不降低鋼的韌性，同時(shí)，本發(fā)明提供的抽油桿用鋼中添加的銅元素能夠與鋁元素的配合，使得抽油桿的抗腐蝕能力和強(qiáng)度均得到提高，尤其是抵抗硫化氫和氯離子的腐蝕能力，本發(fā)明通過添加適量的元素，延長了抽油桿的壽命，降低了石油開采的成本。本發(fā)明提供的制造方法，采用氯化鈉水溶液作為介質(zhì)進(jìn)行冷卻，使得制備出的抽油桿淬火均勻，減少抽油桿的淬火裂紋。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0020]實(shí)施例一
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抽油桿用鋼及抽油桿的制造方法，該抽油桿用鋼的化學(xué)成分為:碳、硅、錳、鉻、鑰、鋁、銅、磷、硫、鎳和鐵，碳的重量百分比為0.30%，硅的重量百分比為0.25%，錳的重量百分比為1.20%，鉻的重量百分比為2.1%，鑰的重量百分比為0.20%，鋁的重量百分比為0.40%，銅的重量百分比為1.1%，磷的重量百分比為0.019%,硫的重量百分比為0.015%，鎳的重量百分比為0.020%，余量為鐵。
[0022]該制造方法包括將抽油桿用鋼放入電爐中進(jìn)行初煉，初煉溫度為15400C,在精煉爐中進(jìn)行精煉，精煉溫度為1580°C，在連鑄機(jī)中進(jìn)行拉鋼得到拉坯，對拉坯進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，探傷檢驗(yàn)合格后進(jìn)行切定尺操作制成成型的抽油桿鋼坯，將抽油桿鋼坯軋制成圓鋼(軋制采用常壓下用連續(xù)棒材軋機(jī)在1180°C下將鋼坯軋成圓鋼)，將圓鋼在1050°C下進(jìn)行鍛造，將圓鋼的兩端鐓粗，且鍛造后的冷卻介質(zhì)為空氣，再進(jìn)行淬火處理(淬火采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備JL81-07電爐)，淬火的溫度為940±20°C，保溫40?60分鐘，該淬火的介質(zhì)為濃度為8%的氯化鈉水溶液(鹽水)，再進(jìn)行回火處理(回火采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備幾81-07電爐)，回火的溫度為640 土 20 V，保溫60分鐘，該回火的介質(zhì)為空氣，在溫度300 V下進(jìn)行熱校直(熱校直采用現(xiàn)有的校直機(jī))，得到抽油桿的毛坯，對抽油桿的毛坯表面進(jìn)行拋丸處理并加工螺紋，得到第一抽油桿，其中，拋丸采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備C393通過式拋丸清理機(jī)，螺紋加工采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備C3163車床。
[0023]將第一抽油桿進(jìn)行抗腐蝕性能和強(qiáng)度的檢測，檢測結(jié)果為:第一抽油桿的抗腐蝕性能指標(biāo)為:在濃度為350ppm的硫化氫水溶液中，腐蝕速率< 0.3mm/a，在濃度為3%的氯化鈉水溶液中，腐蝕速率< 0.lmm/a ;第一抽油桿的力學(xué)性能指標(biāo)為:抗拉強(qiáng)度> 975Mpa，屈服強(qiáng)度彡815MPa，斷裂伸長率彡14%，斷面收縮率彡50%，常溫沖擊功彡67J。
[0024]實(shí)施例二
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抽油桿用鋼及抽油桿的制造方法，該抽油桿用鋼的化學(xué)成分為:碳、硅、錳、鉻、鑰、鋁、銅、磷、硫、鎳和鐵，碳的重量百分比為0.28%，硅的重量百分比為0.20%，錳的重量百分比為1.10%，鉻的重量百分比為2.0%，鑰的重量百分比為0.15%，鋁的重量百分比為0.30%，銅的重量百分比為1.0%，余量為鐵。
[0026]該制造方法包括將抽油桿用鋼放入電爐中進(jìn)行初煉，初煉溫度為15400C,在精煉爐中進(jìn)行精煉，精煉溫度為1580°C，在連鑄機(jī)中進(jìn)行拉鋼得到拉坯，對拉坯進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，探傷檢驗(yàn)合格后進(jìn)行切定尺操作制成成型的抽油桿鋼坯，將抽油桿鋼坯軋制成圓鋼(軋制采用常壓下用連續(xù)棒材軋機(jī)在1180°C下將鋼坯軋成圓鋼)，將圓鋼在1050°C下進(jìn)行鍛造，將圓鋼的兩端鐓粗，且鍛造后的冷卻介質(zhì)為空氣，再進(jìn)行淬火處理(淬火采用標(biāo)