[发明专利]一种用于深井钻井中钻铤用钢材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油设备的制备领域，具体涉及一种用于深井钻井中钻铤用钢材的制备方法。

背景技术

在石油钻探过程中钻铤是钻柱的重要组成部分。钻铤位于钻柱下部连接着钻头。除了传递扭矩之外，还行程钻压以使钻头钻进。目前,钻铤原材料为电弧冶炼的42CrMo钢，热轧状态交货，生产厂将热轧状态的钻铤校直，粗加工，然后调质处理，校直去应力回火为520℃保温6h出炉空冷，检验机械性能，精加工后交使用。

在使用过程中，由于钻铤起着防斜的作用,会不断与井壁发生磨蹭,且由于钻铤安装在靠近钻头位置,容易受到应力腐蚀作用及交变的弯曲疲劳应力,容易导致钻铤的断裂等损坏,不能满足钻井,尤其是深井钻井的需求。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，本发明提供一种用于深井钻井中钻铤用钢材的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于深井钻井中钻铤用钢材的制备方法，包括：

(1)、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，处理后使生铁中硫含量低于0.02％、磷含量低于0.03％；

(2)、在真空环境下，将Mn、Ti、Nb加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1～2h后，再加入C、Cr、Mo、W、Sn、N，混合均匀，在750～800℃条件下保温10～15min后，以5～10℃/min的升温速度增加到1100～1200℃，保温2～3h后，再在800～850℃条件下恒温浇铸；

(3)、继续保持真空环境，在浇铸完成后以5～10℃/min的降温速度降低到400～450℃，然后冷却到250～280℃；

(4)、冷却后的放入800～850℃的炉火中保温1～2h，最后经过多次淬火、多次回火后制成成品；

进一步的，所述回火需再将材料放入250～300℃的盐浴炉中预热30min，再移入回火炉中缓慢升温至560℃保温60min。

进一步的，所述第二、三次回火前需要进行250～300℃的预热30min。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、采用本方法制备方才得到的钻铤，耐磨性和强度得到明显加强，可以应对深井钻井中由于环境恶劣导致的应力腐蚀和应力弯曲疲劳破坏，保障深井的正常钻进。

2、真空处理可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果，进一步提高钻铤的性能。

具体实施方式

下面对本发明作详细说明。

一种用于深井钻井中钻铤用钢材的制备方法，包括：

(1)、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，处理后使生铁中硫含量低于0.02％、磷含量低于0.03％；

(2)、在真空环境下，将Mn、Ti、Nb加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1～2h后，再加入C、Cr、Mo、W、Sn、N，混合均匀，在750～800℃条件下保温10～15min后，以5～10℃/min的升温速度增加到1100～1200℃，保温2～3h后，再在800～850℃条件下恒温浇铸；

(3)、继续保持真空环境，在浇铸完成后以5～10℃/min的降温速度降低到400～450℃，然后冷却到250～280℃；

(4)、冷却后的放入800～850℃的炉火中保温1～2h，最后经过多次淬火、多次回火后制成成品。

采用本方法制备方才得到的钻铤，耐磨性和强度得到明显加强，可以应对深井钻井中由于环境恶劣导致的应力腐蚀和应力弯曲疲劳破坏，保障深井的正常钻进。

真空处理可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果，进一步提高钻铤的性能。

进一步的，所述第一次回火需再将材料放入250～300℃的盐浴炉中预热30min，再移入回火炉中缓慢升温至560℃保温60min。所述第二、三次回火前需要进行250～300℃的预热30min。第一次回火后会产生很大的内应力，多次回火可以减少回火中加热过快造成的应力，避免回火中产生回火裂纹。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。