[发明专利]一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢及其制造方法

说明书

本发明涉及一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢，该圆钢的化学成分按质量百分比计为C：0.38～0.43％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.75～1.00％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.80～1.10％，Mo：0.15～0.25％，Ni：0.30～0.40％，Cu：0.15～0.30％，Alt：≤0.040％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。工艺过程为经KR预处理–BOF或EAF冶炼–LF精炼–RH或VD真空脱气–连铸–分段式缓慢加热–粗轧+中精轧–正火+调质处理制造出最大规格达266.7mm的圆钢，满足大规格125KSI钢级完井工具产品的强韧性要求。

技术领域

本发明涉及一种油服开采完井工具用圆钢及制造方法，具体涉及一种采用连铸连轧连续式辊底炉热处理工艺生产的、屈服强度达到125KSI钢级时仍具有较高塑性及低温冲击韧性的低合金调质圆钢及其制造方法。属于冶金行业技术领域。

背景技术

随着石油能源的逐步消耗，恶劣油服环境的开发需求越来越迫切，客户对完井工具用调质交货钢材要求越来越高。近年来以贝克休斯、哈里伯顿等世界知名油田设备及服务公司为代表的客户为满足油服开采完井工具用低合金钢材料的需求，不断提高完井用调质钢的强度及低温韧性等要求，以下表125KSI钢级完井用钢为例，其客户的高强韧性要求如下表所示：

表1 125KSI钢级低合金完井用调质钢力学性能技术规范

从表1中数据可知，该钢的拉伸、冲击取样位置为棒材1/2半径，以266.7mm圆棒材为例，取样深度为棒材表面下66.7mm。在此基础上进一步提高了屈服强度指标，并增加了1/2半径位置的0℃纵向、横向低温冲击韧性及1/2半径、表面位置的硬度要求。可以看出，棒材规格越大，对原材料及设备的淬透能力要求越高，采用低合金钢材料生产如此高强韧性产品制造工艺难度很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种屈服强度达到125KSI钢级的高强韧低合金调质钢制造方法，其圆钢直径可达266.7mm。在距棒材表面二分之一半径位置取样检验，屈服强度≥125KSI，抗拉强度≥140KSI，延伸率≥10％，断面收缩率≥35％，0℃夏比纵向及横向冲击功≥20ft-lbs，表面及二分之一半径的硬度在32-38HRC范围，可用于制造油服开采封隔器、井下安全阀、座落接头、流动短节等125KSI高强韧性要求完井工具用部件。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢，该圆钢的化学成分按质量百分比计为C：0.38～0.43％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.75～1.00％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.80～1.10％，Mo：0.15～0.25％，Ni：0.30～0.40％，Cu：0.15～0.30％，Alt：≤0.040％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明高强韧完井工具用圆钢的化学成分是这样确定的:

C：增加材料淬透性、强度和硬度，但降低塑性和低温韧性，为了达到材料强度及韧性的合理配合，本发明C含量采用为0.38～0.43％。

Si：是钢中脱氧元素，并以固溶强化形式提高钢的强度。Si含量太低时，脱氧效果较差，Si含量较高时降低韧性，本发明Si含量采用为0.15～0.35％。

Mn：是提高钢淬透性的元素，并起固溶强化作用提高钢材的强度。但Mn含量过高增加开裂敏感性，本发明Mn含量控制在0.75～1.00％。

Cr：增加材料淬透性，与C结合可以形成弥散的碳化物增加材料强韧性，但Cr含量过高相应增加开裂敏感性且提高成本，本发明将Cr含量控制在0.80～1.10％。

Mo：增加材料淬透性及强韧性，且可以降低钢的韧脆转变温度，抑制回火脆性，但Mo属于贵金属，添加量过高会增加制造成本，因此，本发明将Mo含量控制在0.15～0.25％。