专利名称：一种高强度特种抽油杆钢的制作方法
一种高强度特种抽油杆钢技术领域
本发明属于石油钻探中使用的抽油杆钢成分的改进，涉及一种高强度特种抽油杆 钢。
背景技术：
在石油开采钻探行业中需求一种高耐腐蚀性、高强度的抽油杆钢，用于油田部 分油气腐蚀性较强、井深度较深的油井中，有较高的强度要求，用户要求抽油杆钢必须含 Cr、Ni、Mo等元素，其中Cr含量必须大于1. 7%，C含量小于0. M%，抗拉强度必须大于 1050MPa，现有国家标准中合金结构钢及抽油杆钢成分及性能均不能用户满足要求，必须重 新设计一种符合用户要求的抽油杆钢。发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度特种抽油杆钢，其具有高耐腐蚀性和高强度， 抗拉强度大于1050MPa，特别适合在石油钻探的深井中使用。
本发明的目的是这样实现的一种高强度特种抽油杆钢，其中所含的主要化学成 分的百分含量为:C 0. 18-0. 24,Si 0. 15-0. 30,Mn 0. 30-0. 50,Crl. 70-2. 0、Mo 0. 10-0. 20、 P ≤ 0. 025、S ≤ 0. 025、Ni 0. 10-0. 20、Cu ≤ 0. 20。
本发明抽油杆钢的各成分中
C:主要的强化元素，碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起固溶强化作用，其在钢中形 成的碳化物析出时，起沉淀强化作用；设计碳含量时，主要考虑固溶强化和沉淀强化所需， 碳含量过高增加钢的脆性，容易引起碳化物偏析，影响钢材疲劳，一定的Cr含量下，采用低 碳有利于强化淬火和强化回火冷却，改善淬火组织和避免高温回火；因此参考其它抽油杆 C含量，将C成分控制在0. 18 0. 之间。
Si =Si本身具有固溶强化作用，同时能改变回火时碳化物析出数量、尺寸、形态， 提高钢的回火稳定性，对提高钢的强度、硬度有好处，但Si不宜过高，Si过高会对钢的塑 性、韧性产生不良影响，助长钢加热时的脱碳和晶粒粗化，因此将Si含量控制在0. 15 0. 30%之间。
Mn:能显著提高淬透性，改善热处理性能，强化基体和细化珠光体，提高钢的强度 和硬度，参考其它抽油杆Mn含量，将Mn成分控制在0. 3 0. 5%之间。
Cr 能显著提高淬透性，Cr和Mn共用有互助效果，一定铬含量的突出优点是大幅 提高钢的强度，Cr、Mo共用使调制钢具有良好的抗破坏能力，显著提高钢材耐蚀性能， 同时还不致促使钢脱碳、石墨化和粗化晶粒，同时提高钢中碳化扩散的激活能，减轻脱碳倾 向，因此将Cr成分空制在1. 7 2. 0之间。
Mo 提高钢的淬透性，克服回火脆性，改善热处理性能、提高抗疲劳性能，与Cr共 用，能显著提高抗破坏能力，是石油深井不可或缺的元素之一，耐蚀性能极好；因此考虑 综合因素，将Mo成分控制在0. 1 0.2%之间。
Ni 加入一定量的Ni元素，有助于提高钢的淬透性和高温回火稳定性，同时与Cr、 Mo共用，可显著提高钢的耐蚀性能，综合考虑将Ni成分控制在0. 1 0. 2%之间。
本发明高强度特种抽油杆钢的热处理工艺如下
性能指标抗拉强度 Rm (MPa)屈服强度 Rel (MPa)断面收缩 率 Z (0/0)延伸率A (%)冲击功 AKv (J/cm2)内控 20Cr2Mo彡880彡800彡50彡20彡70热处理方案880°C淬火，水、油冷却；500°C回火，水、空冷却。
本发明高强度特种抽油杆钢20Cr2Mo可采用转炉或电炉进行冶炼，通过LF炉精炼 后，用150 X 150方坯连铸机浇注成方坯进行轧制，我们采用国内先进的小型材连轧机组进 行轧制后，按用户提出的抽油杆性能要求进行检验入库，经过用户在油井使用验证，使用性 能完全能够满足用户要求，具体的性能指标如下
性能指标抗拉强度 (MPa)屈服强度 (MPa)断面收缩 率(%)延伸率(％)冲击功 AKv (J/cm2)用户性能要求彡 1050彡980彡55彡6020Cr2Mo实际性能1200 13001100 121055 65. 513 1564 118
本发明抽油杆钢充分考虑了各主要化学成分之间的百分比含量以及相互之间的 作用关系，大大提高了其抗拉强度，抗拉强度大于1050MPa，其具有高耐腐蚀性和高强度，易 于生产制造，使用性能高，特别适合在石油钻探的深井中使用。
具体实施方式
一种高强度特种抽油杆钢，其中所含的主要化学成分的百分含量为C0. 18-0. 24、 Si 0. 15-0. 30、Mn 0. 30-0. 50、Cr 1. 70-2. 0、Mo 0. 10-0. 20、P 彡 0. 025、S 彡 0. 025、Ni0.10-0. 20、Cu2 ( 0. 20。
其中所含的主要化学成分的优选百分含量为C 0.19、Si 0.20、Mn 0. 38、Cr1.80, Mo 0. 15、P = 0. 015、S = 0. 015、Ni 0. 15, Cu = 0. 10。
权利要求
1.一种高强度特种抽油杆钢，其特征在于其中所含的主要化学成分的百分含量为 C 0.18-0. 24、Si 0.15-0. 30、Mn 0. 30-0. 50, Cr 1. 70-2. 0、MoO. 10-0. 20、P 彡 0.025、 S 彡 0. 025、Ni 0. 10-0. 20、Cu 彡 0. 20。
2.根据权利要求1所述的一种高强度特种抽油杆钢，其特征在于其中所含的主要化 学成分的百分含量为:C 0. 19,Si 0. 20,Mn 0. 38,Cr 1. 80,Mo 0. 15、P = 0. 015、S = 0. 015、 Ni 0. 15、Cu = 0. 10。
全文摘要
本发明公开了一种高强度特种抽油杆钢，其中所含的主要化学成分的百分含量为C 0.18-0.24、Si 0.15-0.30、Mn 0.30-0.50、Cr 1.70-2.0、Mo 0.10-0.20、P≤0.025、S≤0.025、Ni 0.10-0.20、Cu≤0.20。本发明抽油杆钢具有高耐腐蚀性和高强度，抗拉强度大于1050MPa，特别适合在石油钻探的深井中使用。
文档编号E21B17/00GK102031458SQ20101057800
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月28日 优先权日2009年12月25日
发明者张建新, 张春辉, 狄明军, 穆保安, 陈跃军 申请人:宝钢集团新疆八一钢铁有限公司