[发明专利]用于保护无磁不锈钢的铁基牺牲阳极及不锈钢钻铤

说明书

技术领域

本发明属于防腐蚀技术领域，更具体的涉及一种用于保护无磁不锈钢的铁基牺牲阳极及不锈钢钻铤。

背景技术

石油钻探行业在国民经济中占有重要地位，而钻探技术的核心在于井下的钻井设备和录井设备。随着随钻设备的广泛使用，井下钻探的效率得到极大提高。但同时面对井下复杂的腐蚀环境，随钻设备的腐蚀也成为了亟需解决的问题。随钻设备在井下的主体是无磁钻铤，目前国内常用的无磁钻铤主要采用高Cr、Ni或高Cr、Mn的不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性能。但随着使用时间的延长，和受井下复杂环境的影响，钻铤的耐腐蚀性能逐渐下降，将威胁到钻铤内部的随钻测量设备的安全。因此，需要使用外加手段提高钻铤的耐腐蚀性能，增加钻铤的使用寿命。

对金属进行阴极保护的方法主要有外加电流法和牺牲阳极法。外加电流法就是将被保护金属与外加电源的负极相连，被保护金属得电子则不会被腐蚀。外加电源提供的电流较稳定，但实施和维护较繁琐，并且容易对井下采集的数据产生干扰。牺牲阳极法是将被保护金属和电位更负的金属连接，电位更负的金属发生腐蚀，产生腐蚀电流，该方法设备简单、成本低，适用于电阻率较小的井下环境。

过去常采用现有牌号的铝基或锌基牺牲阳极对钻铤进行保护，但保护效果都不太明显。主要原因是铝基或锌基牺牲阳极与不锈钢之间的电位差过大(约1000mV)，牺牲阳极消耗过快。而钻铤上的牺牲阳极采用焊接技术安装，牺牲阳极不宜过大，更换次数不宜过频。因此需要采用低驱动电位的牺牲阳极对不锈钢进行阴极保护。

在不锈钢、铜合金和钛合金等耐腐蚀金属的保护上，国内主要采用铁 阳极。但目前对铁基牺牲阳极的研究开展较少，并未形成成熟的牺牲阳极牌号，实际使用中大多采用纯铁或普通碳钢，这些材料的牺牲阳极性能相差较大。因此需要控制牺牲阳极中添加的合金元素，使其工作电位、溶解性能和电流效率等牺牲阳极性能达到最佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于保护无磁不锈钢的铁基牺牲阳极及不锈钢钻铤，以解决目前的技术问题。

本发明提供一种用于保护无磁不锈钢的铁基牺牲阳极，所述铁基牺牲阳极为低碳合金钢，其成分包括：C为0.15-0.20wt％，Mn为0.5-0.85wt％，Cr为0.8-1.25wt％，Si为0.20-0.30wt％，Ti为0.05-0.12wt％，其余为Fe。

作为一实施例，所述铁基牺牲阳极调质态热处理步骤依次包括：830℃下油淬，之后保温200℃，回火2H。

作为一实施例，所述无磁不锈钢包括高含量Cr、Mn的无磁不锈钢或高含量Cr、Ni的无磁不锈钢。

本发明还提供一种具有铁基牺牲阳极保护功能的不锈钢钻铤，所述钻铤包括外壳和铁基牺牲阳极，所述铁基牺牲阳极装配在所述钻铤外壳上并与所述外壳充分接触，所述铁基牺牲阳极为低碳合金钢，其成分包括：C为0.15-0.20wt％，Mn为0.5-0.85wt％，Cr为0.8-1.25wt％，Si为0.20-0.30wt％，Ti为0.05-0.12wt％，其余为Fe。

作为一实施例，所述铁基牺牲阳极调质态热处理步骤依次包括：830℃下油淬，之后保温200℃，回火2H。

作为一实施例，所述不锈钢钻铤为高含量Cr、Mn的无磁不锈钢或高含量Cr、Ni的无磁不锈钢。

本发明的有益效果是，本发明将铁基牺牲阳极装配在要保护的无磁不锈钢上，使两者充分接触，提高电流效率；同时也能减少牺牲阳极因为脱落而导致寿命短、效率低的现象。本发明所述的铁基牺牲阳极具有很高的电流效率，牺牲阳极溶解均匀，腐蚀产物易脱落，是一种优秀的保护无磁不锈钢的牺牲阳极。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种用于保护无磁不锈钢的铁基牺牲阳极，所述铁基牺牲阳极为低碳合金钢，所述铁基牺牲阳极的成分为：C为0.15-0.20wt％，Mn为0.5-0.85wt％，Cr为0.8-1.25wt％，Si为0.20-0.30wt％，Ti为0.05-0.12wt％，其余为Fe。

作为一实施例，所述无磁不锈钢包括高含量Cr、Mn的无磁不锈钢或高含量Cr、Ni的无磁不锈钢。具体实施时，所述的高含量，对于高含量Cr、Ni的无磁不锈钢来说，Cr、Ni含量分别是15％以上，对于高含量Cr、Mn的无磁不锈钢来说，Cr、Mn含量分别是15％以上。

作为一实施例，所述铁基牺牲阳极调质态热处理步骤依次包括：830℃下油淬，之后保温200℃，回火2H。