[发明专利]一种高韧性钻铤用钢材及其热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型钢材及其热处理方法，尤其涉及一种高韧性钻铤用钢材及其热处理方法。

背景技术

钻铤是钻柱最重要的组成部分之一，具有向钻头提供钻压及提高钻柱刚性的作用，它在运转过程中除承受弯曲、扭转、内压和振动等载荷作用之外，还要承受一定的冲击作用，尤其是钻铤螺纹刚度较小，截面复杂，在弯、扭交变载荷作用下易产生应力集中，是钻铤的薄弱环节，最易发生失效。以往的钻铤失效数据显示，90%以上钻铤失效为螺纹部位疲劳失效。

AISI 4145H是国内外生产钻铤的最广泛用材料，虽然目前通过对钢种的成分优化或热处理工艺改进，部分钻铤的冲击韧性已经可以达到80J以上，基本能够满足普通钻井的要求。但是随着油田开发向深井、超深井及定向钻井发展，由于钻井作业工作环境越来越苛刻，普通钻铤越来越难以满足钻井作业要求。

因此，钻铤不仅要有一定的强度，还要有足够的韧性，从而提高疲劳性能，降低钻铤疲劳失效风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种高韧性钻铤用钢材及其热处理方法。

本发明的技术方案是：一种高韧性钻铤用钢材，由下列重量百分比的元素组成：

C：0.28-0.32

Si：0.15-0.35

Mn：0.45-0.65

P：0.015

S：0.005

Cr：0.90-1.05

Mo：0.50-0.65

Ni：≤0.025

Nb：0.03-0.06

余量为Fe。

一种高韧性钻铤用钢材热处理方法，包括有淬火、回火和空冷工艺，所述淬火温度为800℃-900℃，淬火时间50min-3h，所述回火温度为600℃-700℃，回火时间1h。

本发明具有的优点和积极效果是：

由于采用上述技术方案，高韧性钢种的设计采用AISI4130改性钢，提高了Mo、B含量，降低了Mn含量。设计的钢种淬透性满足一般钻铤规格要求。实际应用中，该钢种强度可以达到135级，冲击韧性可以达到120J。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明由下列重量百分比的元素组成：