[发明专利]一种石油钻井大钩的低碳合金钢材料及热处理方法

说明书

一种石油钻井大钩的低碳合金钢材料，该铸钢低碳合金钢的牌号为ZG25CrNiMo，各化学成分按重量百分比为：碳0.22~0.30%，硅0.40~0.70%，锰0.60~1.00%。铬0.75~1.00，镍0.40~0.70%，钼0.25~0.35%，磷≤0.025%，硫≤0.025%，铜≤0.30%，余量为铁。热处理方法为：扩散退火处理：+高温正火处理+调质处理。本发明具有优良的强度和韧性组合，解决大钩钩体铸件产品综合性能差、高韧性和高耐磨性不能兼得的问题。

技术领域

本发明属于石油机械零部件材料，特别涉及到钻井提升系统大钩用低碳合金钢的材料及热处理方法。

背景技术

钻井提升大钩是油田钻井作业中，用于提升钻杆和输送钻井液的重要部件，由于其提升载荷大，作业中需要反复上下活动，承受交变应力，工况极其恶劣，易于发生疲劳裂纹破坏，引发严重的安全事故。为了保证产品的安全性，要求钻机提升系统大钩材料在具备较高强度的同时，还要有良好的塑性和韧性性能，必须符合API 8C标准。

常规提升系统吊钩由于安全系数很高，对综合力学性能指标要求很高，要求组织均匀细密，一般采用合金钢锻造材料。而石油钻井大钩体积庞大，形状复杂，很难采用锻造工艺，只能使用铸件材料，这就需要选用合适的低碳合金钢通过特定的热处理方法实现要求的高强高韧性性能。目前国内外普遍采用普通碳钢或合金钢，由于铸件组织粗大，材料脆性大，普遍存在韧性不足的问题，必须要通过后续热处理来弥补材料性能的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种钻井提升系统大钩钩体铸造用低碳合金钢材料及热处理方法，该材料具有优良的强度和韧性组合，解决大钩钩体铸件产品综合性能差、高韧性和高耐磨性不能兼得的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种石油钻井大钩的低碳合金钢材料，其特征在于：该铸钢低碳合金钢的牌号为ZG25CrNiMo，各化学成分按重量百分比为：碳0.22~0.30%，硅0.40~0.70%，锰0.60~1.00%。铬0.75~1.00，镍0.40~0.70%，钼0.25~0.35%，磷≤0.025%，硫≤0.025%，铜≤0.30%，余量为铁。

一种石油钻井大钩的低碳合金钢材料热处理方法，其特征在于：

该方法包括以下步骤：

（1）扩散退火处理：将待处理的低碳合金钢大钩铸件放入加热炉内，加热至940±10℃保温4-5小时后随炉冷却至300℃取出在空气中冷却。

（2）高温正火处理：将第1步处理完成的低碳合金钢大钩铸件放入加热炉中，加热至900±10℃，待合金钢内外温度达到一致后保温4-5小时，然后空冷。

（3）调质处理：将第2步处理完成的低碳合金钢大钩铸件放入加热炉中，加热至870±10℃，待合金钢内外温度达到一致后保温3.5-4小时，取出在空气中预冷1-1.5分然后水冷1.5-2分，再放入淬火油中冷却至表面120℃左右再放入回火炉中，加热至680-720℃，待合金钢内外温度达到一致后保温6-7小时，然后取出空冷。

本发明具有以下突出优点：

（1）本发明的低碳合金钢ZG25CrNiMo材料，经过扩散退火+高温正火+调质处理的热处理方法，得到回火索氏体组织，使材料同时具备较高的强度和较高的韧性；

（2）由于材料热处理后组织均匀细密，完全可以达到锻造后的组织级别，解决了复杂大型部件无法锻造，而采用铸件又达不到力学性能要求的技术难题。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1