一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材制造技術

本發明專利技術公開了一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，解決了現有合金材料不能同時滿足焊接性能和抗壓強度的問題。本發明專利技術按照質量百分比由以下成份組成：C?0.15％～0.20％，Mn?0.7％～0.9％，Si?1.3％～1.5％，Ti?0.1％～0.2％，Nb?0.05％～0.1％，Cu?0.1％～0.2％，N?0.05％～0.1％,W?0.01％～0.05％，Cr?0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。本發明專利技術在提高強度、硬度的情況下，依然能有效保證焊接性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋼材，具體涉及一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材。
技術介紹
隨著石油鉆采設備市場國際化，對石油鉆機性能提出了更高的要求，鉆采設備性能必須符合API Spec7K的要求。石油鉆采設備泥漿泵的空氣包、排出管路和濾網外殼等是受高壓流體壓力的關鍵承壓部件，要求在70Mpa 的壓力下運行20分鐘不滲漏，要求其材料的焊接性好、剛性好、強度高。現有的材質使用時，通常會從抗壓強度上考慮，為了提高抗壓強度，通常是增加C、Mn、Si或其他增加強度的元素，但上述元素的增加會導致焊接性能下降，導致可焊性較差，甚至在焊接后產生冷裂紋，焊接后磁粉探傷通過率低，不能滿足API Spec7K會標認證對材料的要求。但為了滿足焊接性能，則通過降低C、Mn、Si的含量來解決焊接性能下降的問題，該方式雖讓解決了該問題，但是也極大地降低了耐磨損度和抗壓強度。因而，急需設計出一種性能優良、價格低廉的材料，解決技術中成本高的問題，以滿足石油鉆采設備的發展要求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：現有合金材料不能同時滿足焊接性能和抗壓強度的問題，提供解決上述問題的一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材。本專利技術通過下述技術方案實現：一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，按照質量百分比由以下成份組成：C 0.15％～0.20％，Mn 0.7％～0.9％，Si 1.3％～1.5％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,W 0.01％～0.05％，Cr 0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。優選地，所述C、Mn和Si之和的質量百分比小于2.5%，所述Ti、Nb、Cu、N、W和Cr之和的質量百分比在0.5％～0.7%之間。通過上述設置，在提高Mn 、Si含量的情況下，依然能有效保證抗壓強度。優選地，所述C 0.20％，Mn 0.8％，Si 1.4％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,W 0.01％～0.05％，Cr 0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。優選地，所述C 0.15％，Mn 0.9％，Si 1.3％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,W 0.01％～0.05％，Cr 0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。優選地，所述C 0.15％，Mn 0.7％，Si 1.5％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,W 0.01％～0.05％，Cr 0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。本專利技術與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：1、本專利技術在提高Mn 、Si含量的情況下，依然能有效保證焊接性能；2、本專利技術成本低廉。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本專利技術作進一步的詳細說明，本專利技術的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本專利技術，并不作為對本專利技術的限定。實施例一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，按照質量百分比由以下成份組成：C 0.15％～0.20％，Mn 0.7％～0.9％，Si 1.3％～1.5％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,W 0.01％～0.05％，Cr 0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。具體組成成份如表1所示。本專利技術中該鋼材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，經過脫硫、脫氧、脫磷處理，處理后使生鐵中硫含量低于0.02％、磷含量低于0.03％；步驟二、將Mn 、Ti 、Nb加入到鐵基質中混合均勻后，加熱至熔融狀態，保持1～2h后，再加入Si、Cr、W、N、Cu、C，混合均勻，在750～800℃條件下保溫10～15min后，以5～10℃/min的升溫速度增加到1100～1200℃，保溫2～3h后，再在800～850℃條件下恒溫澆鑄；步驟三、澆鑄完成后以5～10℃/min的降溫速度降低到400～450℃，然后快速冷卻到200℃以下；步驟四，冷卻后的放入800～850℃的爐火中保溫1～2h，最后經過淬火、回火后制成成品。本實施例中脫硫、脫氧、脫磷處理，以及淬火、回火處理工序均是現有技術，因此不再贅述。表1根據上述組成成份比利的物質組成的鋼材，進行性能測試，測試結果如表2所示。表2 實例1實例2實例3實例4實例5對比1對比2屈服強度（MPa）905865891756914780768抗拉強度（MPa）865789825811762542579焊接后磁粉探傷通過率98%97%99%91%94%77%81%通過上述表2的試驗數據可知，本專利技術實例1-實例3中的屈強比均在0.9-1.2之間，且焊接后磁粉探傷通過率達到90%以上，因而該焊接性能和強度均能滿足抗高壓流體壓力的作用。因而本專利技術的組成比例不僅僅能有效保證抗壓強度，而且還能有效保證焊接性能，且本專利技術的成本更加低廉，效果十分顯著。以上所述的具體實施方式，對本專利技術的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本專利技術的具體實施方式而已，并不用于限定本專利技術的保護范圍，凡在本專利技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，其特征在于，按照質量百分比由以下成份組成：C?0.15％～0.20％，Mn?0.7％～0.9％，Si?1.3％～1.5％，Ti?0.1％～0.2％，Nb?0.05％～0.1％，Cu?0.1％～0.2％，N?0.05％～0.1％,W?0.01％～0.05％，Cr?0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。

【技術特征摘要】
1.一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，其特征在于，按照質量百分比由以下成份組成：C 0.15％～0.20％，Mn 0.7％～0.9％，Si 1.3％～1.5％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,W 0.01％～0.05％，Cr 0.1％～0.2％，S≤0.02％，P≤0.03％，微量元素之和≤1％，余量為Fe。2.根據權利要求1所述的一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，其特征在于，所述C、Mn和Si之和的質量百分比小于2.5%，所述Ti、Nb、Cu、N、W和Cr之和的質量百分比在0.5％～0.7%之間。3.根據權利要求1所述的一種抗高壓流體壓力的石油鉆采用鋼材，其特征在于，所述C 0.20％，Mn 0.8％，Si 1.4％，Ti 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Cu 0.1％～0.2％，N 0.05％～0.1％,...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周斌，
申請(專利權)人：成都高普石油工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51