[发明专利]超高强度抽油杆钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高强度抽油杆钢，属于合金钢材料领域。

背景技术

按照SY/T5029《抽油杆》标准，常规抽油杆按其力学性能分为：K、C、D三个等级，承载能力超出D级，即最小应力在0-102Mpa，许用应力值超出D级35％力学性能的抽油杆为超高强度的抽油杆，超高强度抽油杆又分为：材料型(代号HL)和工艺型(代号HY)两种类型抽油杆。其常用规格，即杆体直径为：5/8in(Φ15.9)、3/4in(Φ19.1)、7/8in(Φ22.2)和1in(Φ25.4)四种。

HY型抽油杆除了原材料选择要符合YB/T054标准，还须进行表面强化和涂镀处理，且易出现表面缺陷，属于工艺型超高强度抽油杆。

HL型抽油杆通过选用适当的材料(符合YB/T054标准)将力学性能提高到超高强度等级，如材料：30CrMoA，属材料型(HL型)超高强度抽油杆类型的典型代表，虽其力学性能符合标准要求。但其中的Mo、W、Cr等合金元素价格都较高，导致产品原材料价格较贵。

但两种超高强度HY型和HL型抽油杆在遇到油井井液富含H₂S等腐蚀性介质时，容易产生腐蚀疲劳断裂失效，况且各油田采油工况差别较大，井液中富含各种不同腐蚀介质，使得抽油杆腐蚀程度又有很大区别，如：胜利、中原、新疆等油田的井液都含有大量的腐蚀性介质，致使抽油杆使用年限缩短，且深井、超深井及大泵强采的油井逐渐增多，油田迫切需要有超高强度和耐腐蚀性能较强的、双重性能兼备的抽油杆出现。

HL型超高强度抽油杆依靠材料本身来达到力学性能要求，但防腐开裂性能欠佳。HY型超高强度抽油杆借助于表面强化或热处理手段来达到力学性能要求，但表面涂镀层发生点蚀后，腐蚀现象迅速加重，耐腐蚀性能也不完美。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合机械性能高、耐腐蚀性能整体一致，且抗腐蚀性能较强的超高强度抽油杆钢。

为了实现本发明的目的，采用的技术措施是：以D级杆材质为25MnV的材料为母体化学成分配方，添加适当稀土，通过实验室配方和力学性能及防腐性能实验结果，调整材料各元素的配给比例，最终研发出一种既超高强度又耐酸、碱腐蚀的新型抽油杆材料。

本发明的超高强度抽油杆钢的化学成分按重量百分比是：碳(C)：0.23-0.46％、硅(Si)：0.1-0.3％、锰(Mn)：1.25-1.55％、磷(P)：＜0.02％、硫(S)：＜0.015％、钒(V)：0.05-0.15％、铬(Cr)：0.025-0.032％、稀土(Re)：0.05-0.13％，余量为铁，其中：稀土是元素镧(La)和铈(Ce)的混合物。

本发明的优点是：综合机械性能高、耐腐蚀性能整体一致，超高强度与防腐兼具；突破了对抽油杆强化或防腐采用喷丸强化或电镀化学处理等技术手段的限制，是一种全新低成本的抽油杆材料。

具体实施方式

实施例：以D级杆材质为25MnV的材料为母体化学成分配方，添加适当稀土。

(1)生产工艺：

铁水预处理—转炉冶炼—铝锰硅脱氧—LF精炼前期喂稀土丝—精炼后喂Si-Ca线—小方坯连铸—钢坯加热—棒材连轧—定尺—检查—包装入库。

(2)生产冶炼操作：

转炉出钢过程中，采用Cr铁合金化；铝锰硅脱氧，LF精炼前期喂稀土丝，精炼后喂Si-Ca线，精炼结束保持一定时间的软吹；钢包上铸台进行浇铸，规格150mm×150mm。

由于本发明的钢材是以D级杆材质为25MnV的材料为母体化学成分配方，添加适当稀土制成，所以命名为：25MnVRe。

25MnVRe钢的生产检验数据如下：

圆钢成品化学成分(重量％)

圆钢轧态性能