綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法，解決了現(xiàn)有合金材料不能同時(shí)滿足成本和綜合性能的問題。本發(fā)明包括：步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理；步驟二、將Mo、Mn、Al、Cu、N加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1～2h后，再加入B、Cr、C，混合均勻，在800～1100℃條件下保溫1～2h，然后以20～25℃/min的升溫速度增加到1200～1250℃，保溫至少2h，再在800～850℃條件下恒溫澆鑄；步驟三、澆鑄完成后降溫，然后快速冷卻；步驟四，冷卻后保溫，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品。本發(fā)明在保證低成本的情況下，保證高強(qiáng)度、高硬度，同時(shí)能有效保證高耐酸堿性腐蝕的效果。
【專利說明】
綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬材料的制備方法，具體涉及綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過程進(jìn)行和完井后整個(gè)油 井的正常運(yùn)行。每一口井根據(jù)不同的鉆井深度和地質(zhì)情況，要使用幾層套管。套管下井后要 采用水泥固井，它與油管、鉆桿不同，不可以重復(fù)使用，屬于一次性消耗材料。所以，套管的 消耗量占全部油井管的70%以上。套管按使用情況可分為:導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管和油層 套管。
[0003] 石油套管是維持油井運(yùn)行的生命線。由于地質(zhì)條件不同，井下受力狀態(tài)復(fù)雜，拉、 壓、彎、扭應(yīng)力綜合作用于管體，這對(duì)套管本身的質(zhì)量提出了較高的要求。一旦套管本身由 于某種原因而損壞，可能導(dǎo)致整口井的減產(chǎn)，甚至報(bào)廢。
[0004] 鑒于套管在井下受力狀態(tài)復(fù)雜，因而套管本身需要較高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)需要 較好地防酸堿腐蝕性能，在降低生產(chǎn)成本的前提下有效保證套管本身的綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:在降低生產(chǎn)成本的前提下有效保證套管本身的綜 合性能，提供成本低廉、綜合性能優(yōu)異的綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法。
[0006] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將Μο、Μη、Al、Cu、N加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~2h 后，再加入8、0、(：，混合均勻，在800~1100°(：條件下保溫1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 溫速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10 °C/miη的降溫速度降低到400~450 °C，然后快速冷卻到 200°C以下； 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品； 其中，各元素按照質(zhì)量百分比由以下成份組成:C 0.8%~1.0%，Cr 0.05%~0.1%， Mo 0.1% ~0·2%，Μη 0.3% ~0·4%，Α1 0.3% ~0·5%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.1% ~ 0.2%，N 0.01%~0.03%。
[0007] 本發(fā)明成本低廉，強(qiáng)度高、韌性好，且具有較好的耐腐蝕效果。
[0008] 進(jìn)一步，本發(fā)明按照質(zhì)量百分比由以下成份組成:C 0.8%~0.9%，Cr 0.08%~ 0·09%，Μ〇 0.15%~0·2%，Μη 0.3%~0·35%，Α1 0.35%~0·4%，Β 0.05%~0.1%，Cu 0.1%~0·15%，Ν 0.01%~0.03%，S彡0·02%，Ρ彡0.03%，微量元素之和彡1%，余量為 Fe〇
[0009] 更進(jìn)一步地，本發(fā)明按照質(zhì)量百分比由以下成份組成：C 0.9%，Cr 0.08%，Mo 0.15%,Μη 0.35%,Α1 0.35%,Β 0.08%,Cu 0.15%,Ν 0.01%, S^0.02% ,Ρ^0.03% , 微量元素之和< 1 %，余量為Fe。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果： 本發(fā)明成本低廉，強(qiáng)度高、韌性好，且具有較好的耐腐蝕效果，因而本發(fā)明的套管綜合 性能優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本 發(fā)明的限定。 實(shí)施例
[0012]綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將Μο、Μη、Al、Cu、N加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~2h 后，再加入8、0、(：，混合均勻，在800~1100°(：條件下保溫1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 溫速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10 °C/miη的降溫速度降低到400~450 °C，然后快速冷卻到 200°C以下； 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品； 其中，各元素按照質(zhì)量百分比由以下成份組成:C 0.8%~1.0%，Cr 0.05%~0.1%， Mo 0.1% ~0·2%，Μη 0.3% ~0·4%，Α1 0.3% ~0·5%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.1% ~ 0.2%，N 0.01%~0.03%。
[0013] 本實(shí)施例中各元素的具體組成成份如表1所示。
[0014] 表1
本發(fā)明中該材料的具體制備方法如下： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將Μο、Μη、Al、Cu、N加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~2h 后，再加入8、0、(：，混合均勻，在800~1100°(：條件下保溫1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 溫速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10 °C/miη的降溫速度降低到400~450 °C，然后快速冷卻到 200 °C以下;該快速冷卻的降溫速度大于100 °C /min; 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品。
[0015] 本實(shí)施例中脫硫、脫氧、脫磷處理，以及淬火、回火處理工序均為現(xiàn)有技術(shù)，因此不 再贅述。
[0016] 對(duì)上述組成成份比例的物質(zhì)組成的基體材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。
[0017] 表2 通過上述表2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明實(shí)例1-實(shí)例3中的數(shù)據(jù)表明：本發(fā)明不僅僅能有 效保證抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，而且還具有較高的沖擊韌性和耐酸堿性，且本發(fā)明的成本更加 低廉，效果十分顯著。
[0018]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步 詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法，其特征在于，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將此、111)1、〇14加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~211 后，再加入8、0、(：，混合均勻，在800~1100°(：條件下保溫1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 溫速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10°C/min的降溫速度降低到400~450°C，然后快速冷卻到 200°C以下； 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品； 其中，各元素按照質(zhì)量百分比由以下成份組成：C 0.8%~1.0%，Cr 0.05%~0.1%， Mo 0.1% ~0·2%，Μη 0.3% ~0·4%，Α1 0.3% ~0·5%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.1% ~ 0.2%，N 0.01%~0.03%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法，其特征在于，按照 質(zhì)量百分比由以下成份組成:C 0.8%~0.9%，Cr 0.08%~0·09%，Μ〇 0.15%~0·2%，Μη 0.3%~0·35%，Α1 0.35%~0·4%，Β 0.05%~0.1%，Cu 0.1%~0·15%，Ν 0.01%~ 0.03%，S<(h02%，Ρ<0·03%，微量元素之和<1%，余量為Fe。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合性能優(yōu)異的石油套管用鋼材制備方法，其特征在于，按照 質(zhì)量百分比由以下成份組成：C 0.9%，Cr 0·08%，Μ〇 0·15%，Μη 0·35%，Α1 0·35%，Β 0.08%，Cu 0.15%，Ν 0.01%, S彡0.02%，Ρ彡0.03%，微量元素之和彡 1%，余量為Fe。
【文檔編號(hào)】C22C38/12GK105950976SQ201610513047
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】賀昶明
【申請(qǐng)人】四川行之智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營(yíng)有限公司