[发明专利]一种万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝及其制备方法，该钢丝按照质量比包括如下元素：C:0.87～0.96wt.％，Si:0.5～0.7wt.％，Mn:0.5～0.7wt.％，P:≤0.01wt.％，S:≤0.01wt.％，Cr:0.3～0.6wt.％，Ce:0.05～0.15wt.％，Fe:余量。其制法为：将盘条经冷拉拔制得冷拉钢丝，经奥氏体化热处理、等温淬火处理得到索氏体组织，接着热浸镀纯锌镀层，进行冷拉拔形变；在镀锌钢丝表面热浸镀Zn‑Al‑Mg合金镀层，再经冷拉拔制得。本发明提高了钢丝的抗拉强度、耐腐蚀性能及耐磨性能。

技术领域

本发明涉及一种电缆用钢丝及其制备方法，尤其涉及一种万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝及其制备方法。

背景技术

承荷探测电缆也被称为石油测井电缆，主要用于油气井的探测，也可用于海洋调查、煤田地质勘探、地热测井等方面。在勘探油井过程中，电缆需承受自重与吊锤的重量，且油井探测深度逐渐增加，这对电缆外侧铠装钢丝的抗拉强度提出了较高的要求。同时，油井中具有复杂的腐蚀环境，井温会随探测深度的增加而升高，这会缩短电缆的使用寿命。在使用过程中，钢丝表面镀层易在摩擦作用下发生剥落，从而失去对钢丝基体的保护作用。

为解决上述问题，需要开发出高强度、耐高温、高耐蚀性及高耐磨性的承荷探测电缆铠装钢丝，从而延长电缆使用寿命。目前，承荷探测电缆铠装钢丝原始盘条的碳含量相对较低，成品钢丝可满足一定深度(7000m)的油井探测。传统的承荷探测电缆铠装钢丝使用热浸镀纯锌镀层保护钢丝基体，耐蚀性能较差，且镀层易在冷拉拔形变过程中出现开裂现象，影响其使用性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能避免镀层在拉拔过程中开裂的万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝；

本发明的第二个目的是提供上述的万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝的制备方法。

技术方案：本发明所述的万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝，按照质量比包括如下元素：C:0.87～0.96wt.％，Si:0.5～0.7wt.％，Mn:0.5～0.7wt.％，P:≤0.01wt.％，S:≤0.01wt.％，Cr:0.3～0.6wt.％，Ce:0.05～0.15wt.％，Fe:余量。

其中各元素作用如下：1)C:提高钢丝的抗拉强度；2)Si:a)以固溶体形态存在于钢丝基体中，起到固溶强化作用，b)增强钢丝基体的钝化作用，提高钢丝的耐晶间腐蚀性能，c)提高钢丝基体的抗回火软化能力，从而能够在较高温度的油井中使用，延长钢丝使用寿命；3)Mn:提高钢丝基体的淬透性；4)Cr:提高钢丝基体的耐蚀性能及淬透性；5)Ce:作为一种微合金化元素，起到夹杂物改性作用，从而提高钢丝基体的可拉拔性能。

本发明通过增加原始盘条中C、Si、Mn、Cr、Ce元素的含量，提高钢丝基体的抗拉强度与耐蚀性能。

上述的万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝的制备方法，包括如下步骤：

(1)将盘条进行冷拉拔形变，得到冷拉钢丝；

(2)将冷拉钢丝进行奥氏体化热处理、淬火处理，得到具有索氏体组织的钢丝；

(3)将步骤(2)得到的钢丝热浸镀纯锌镀层，然后冷拉拔形变，得到镀锌钢丝；

(4)在经过冷拉拔形变的镀锌钢丝表面热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层，再经冷拉拔形变得到所述万米级油井探测电缆用高强高耐蚀钢丝。

其中，步骤(3)中，所述热浸镀纯锌镀层的温度为440℃～460℃，时间为10～30s；所述冷拉拔形变后镀锌钢丝直径为2.6～3.2mm。在该温度和时间范围内热浸镀可获得组织性能良好的纯锌镀层，当冷拉拔形变后镀锌钢丝直径在该范围时，有利于后续的热浸镀。