一種h級表面滲鋁改性抽油桿用鋼及其桿體制造方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明設及石油管制造技術領域，具體設及一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼及 其桿體制造方法。
【背景技術】：
[0002] 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，對抽油桿表面防腐技術的性能要求不斷提高，抽油桿表面 滲侶改性技術作為一種重要的防腐手段其研究受到廣泛重視。
[0003] 目前表面滲侶改性使用的Η級抽油桿用鋼多采用調質處理，工藝復雜，成本較高， 供貨周期長。此外，經表面滲侶改性處理后，桿體需重新高溫調質處理，導致桿體表面滲侶 層出現(xiàn)空桐、裂紋、剝落等缺陷，防腐性能、耐疲勞性能下降。采用非調質鋼生產油井管，可 簡化生產工藝、大幅度降低生產成本供貨周期。進一步的，表面滲侶改性處理后，非調質鋼 無需進行高溫調質處理，極大保護了滲侶層的結構完整性，提高了抽油桿桿體的耐腐蝕性 能、耐疲勞性能等。

【發(fā)明內容】
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[0004] 本發(fā)明的目的是提供的一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼及其桿體制造方法，具 有生產工藝簡單、成本較低、初性低、耐腐蝕性能好、使用壽命長的優(yōu)點。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案來實現(xiàn)的：
[0006] 一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼，W重量百分比計，其組成包括：C:0. 10~ 0. 12%，Μη:2. 10 ~2. 25%，Cr:1. 0 ~1. 2%，Mo:0. 25 ~0. 30%，Si:0. 60 ~0. 80%，S: 《0. 03%，P0. 03%，Ti 0. 020%，其余為鐵和不可避免雜質。
[0007] 本發(fā)明進一步的改進在于，W重量百分比計，其組成包括：C:0. 12%，Μη:2. 25%， Cr:1. 2%，Mo:0. 25%，Si:0. 8%，S:0. 0033%，Ρ:0. 0058%，Ti:0. 020%，其余為鐵和不可 避免雜質。
[0008] 本發(fā)明進一步的改進在于，W重量百分比計，其組成包括：C:0. 11%，Μη:2. 10%， Cr:1. 1%，Μο:0. 30%，Si:0. 8%，S:0. 0056%，Ρ:0. 0088%，Ti:0. 020%，其余為鐵和不可 避免雜質。
[0009] 本發(fā)明進一步的改進在于，W重量百分比計，其組成包括：C:0. 10%，Μη:2. 25%， Cr:1. 0%，Mo:0. 30%，Si:0. 6%，S:0. 0023%，Ρ:0. 0072%，Ti:0. 020%，其余為鐵和不可 避免雜質。
[0010] 一種Η級表面滲侶改性抽油桿的制造方法，包括如下步驟： W11] 1)按重量百分比計，將C:0. 10 ~0. 12%，Μη:2. 10 ~2. 25%，Cr:1. 0 ~1. 2%， Mo:0. 25 ~0. 30%，Si:0. 60 ~0. 80%，S0. 03%，P0. 03%，Ti0. 020%，其余 為鐵，進行冶煉、爐外精煉、鑄造，制得棒巧； 陽01引。將棒巧在加熱爐內加熱，加熱溫度為1200~1220°C;
[0013] 3)通過連社機組社制，連社機組社制的開始溫度為1150~118(TC，終社溫度為 800 ~850°C;
[0014] 4)空冷后緩冷；
[0015] 5)通過高頻感應滲侶設備對桿體進行快速滲侶表面處理，滲侶溫度710~720°C， 時間5~lOmin ;
[0016] 6)空冷后緩冷。
[0017] 本發(fā)明進一步的改進在于：所述步驟1)中冶煉是在轉爐或電爐中進行的。
[0018] 本發(fā)明進一步的改進在于：所述步驟4)中緩冷的開始溫度為350~400°C;緩冷 保溫時間為24h。
[0019] 本發(fā)明進一步的改進在于：所述步驟5)中滲侶是在高頻感應滲侶設備中進行的。
[0020] 本發(fā)明進一步的改進在于：所述步驟6)中緩冷的開始溫度為300~350°C;緩冷 保溫時間為24h。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果： 陽02引本發(fā)明提供的一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼成分是W低C、適量Μη,通過加入 化、少量Mo、微量Ti等微合金元素，結合緩冷工藝，獲得板條馬氏體+超細粒狀貝氏體為主 的組織，W保證抽油桿鋼具有優(yōu)良的力學性能。其主要組成成分的作用如下：
[0023] 碳：在充分奧氏體化情況下，隨著奧氏體碳含量增加，C曲線逐漸右移，過冷奧氏 體的穩(wěn)定性增加。一般而言，隨碳含量升高，鋼的強度升高，但焊接性能和塑初性下降。對 于本發(fā)明的Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼采用0. 10~0. 12%的碳重量百分含量設計。
[0024] 儘：是抽油桿用鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經濟的強化 元素。Μη是擴大丫相區(qū)的元素，可降低鋼的丫一α相變溫度，有助于獲得細小的相變產 物，可提高鋼的初性、降低初脆轉變溫度。對本發(fā)明的Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼的Μη 重量百分含量設計在2. 10~2. 25%范圍。 陽0巧]鐵：是強的Ν化物形成元素，在奧氏體化溫度均熱時，細小的TiN析出相可有效地 抑制奧氏體晶粒長大，細化原奧氏體晶粒，此外TiN析出相對改善焊接熱影響區(qū)的沖擊初 性有明顯作用。微量Ti即可實現(xiàn)上述作用，因此本發(fā)明選取的Ti重量百分含量《0.020%。 [00%] 銘：化是中強碳化物形成元素，一般而言，化可明顯提高亞穩(wěn)奧氏體的穩(wěn)定性和 澤透性，增大奧氏體的過冷能力，推遲鐵素體和珠光體轉變，并推遲貝氏體轉變，有利于鐵 素體轉變區(qū)和貝氏體轉變區(qū)之間的亞穩(wěn)奧氏體區(qū)的出現(xiàn)。本發(fā)明選取Cr含量為重量百分 1. 0 ~1. 2%。
[0027] 鋼：Mo是中強碳化物形成元素，鋼提高鋼的澤透性，其作用較銘強，而稍遜于儘； 鋼提高鋼的回火穩(wěn)定性。與銘、儘等并存時，鋼降低或抑止因其他元素所導致的回火脆性。 鋼對鐵素體有固溶強化作用，同時也提高碳化物的穩(wěn)定性，從而提高鋼的強度；在還原性酸 及強氧化性鹽溶液中都能使鋼表面純化，因此鋼可W普遍提高鋼的抗蝕性能，防止鋼在氯 化物溶液中的點蝕。Mo合金成本較高，需適量控制，本發(fā)明選取Mo含量為重量百分0. 25~ 0. 30%。
[0028] 本發(fā)明提供的一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼，采用板條馬氏體+超細粒狀貝 氏體組織，完全滿足APIS陽C11Β對Η級抽油桿用鋼性能的要求，并可降低生產制造成本 和增加了生產可制造性?；瘜W成分碳含量低、微合金化，沖擊初性高，耐腐蝕性能好，使用壽 命長。
[0029] 本發(fā)明提供的一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼桿體制造方法，通過在終冷后對 桿體進行緩冷，可W起到W下效果：
[0030] 1、消除殘余應力；
[0031] 2、使Μ-Α島產生自回火，從而提高鋼的屈服強度和沖擊初性。
[0032] 3、通過緩冷工藝代替了回火熱處理工藝，節(jié)省能源與成本。
[0033] 本發(fā)明的制造方法無需調質熱處理工藝，提高了表面滲侶改性抽油桿用鋼的耐腐 蝕性能。熱社工藝采用了緩冷工藝，通過合理的成分和工藝進行最終產品的組織和質量控 審IJ。更為重要的是，本發(fā)明中表面滲侶改性處理后，桿體采用了空冷后緩冷工藝，無需進行 調質處理，一方面滿足了力學性能要求，更為重要的是保護了滲侶層的組織結構，顯著提高 了抽油桿材的耐腐蝕性能，克服了現(xiàn)有技術中經表面滲侶改性處理后需重新調質處理，導 致桿體表面滲侶層結構破壞，表面防腐性能下降的問題。
[0034] 本發(fā)明在合金配方上具有較低的C含量化10~0. 12%)、一定的化含量（1.0~ 1.2% )、一定的Mo含量0). 25~0.30 % )、一定的Si含量（0.6~0.8% )和微量的 Ti(《0. 020)、不加入NiXu等元素，成分設計簡單、成本較低；適當?shù)摩腔?0~2. 25% ) 含量，充分利用了Μη元素的相變強化和固溶強化作用；W上成分配合熱社后緩冷工藝，不 僅提高了產品的綜合性能，而且能夠采取靈活的熱社生產工藝，提高生產率。此外，擁有較 低C含量所生產的產品在具有較高的強度的同時、保持了良好的初性和塑性，耐腐蝕性能 及耐疲勞性能，使抽油桿鋼具有良好的止裂能力。
[0035] 本發(fā)明的制造方法生產出的一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼桿體的性能達到 W下要求：
[0036](1)、拉伸性能，目標：ReL=758 ~965MPa，Rm含 795MPa，A含 10%;
[0037] 似、U型缺口夏比沖擊性能，目標：試驗溫度-20°C，10mmX10mmX55mm試樣的沖 擊功> 60J;
[0038](3)、金相組織，組織W板條馬氏體+超細粒狀貝氏體組織為主。
【附圖說明】：
[0039] 圖1為本發(fā)明實施例1的滲侶緩冷后鋼桿體的金相組織圖。
[0040] 圖2為本發(fā)明實施例2的滲侶緩冷后鋼桿體的金相組織圖。
[0041] 圖3為本發(fā)明實施例3的滲侶緩冷后鋼桿體的金相組織圖。
【具體實施方式】：
[0042] 下面結合附圖結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。 陽043] 實施例1
[0044] 一種Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼，其化學成分（重量百分比）為：0.12%的C， 2. 25% 的Μη，0. 25% 的Μο,0. 8% 的Si，0. 0058% 的Ρ，0. 0033% 的S，l. 2% 的Cr，0. 020% 的 Ti，其余成分為化。
[0045] 上述Η級表面滲侶改性抽油桿用鋼桿體的制造方法，按重量百分比，將上述成分 進行轉爐或電爐冶煉、煉外精煉、鑄造制得錠巧，錠巧經加熱爐加熱至120(TC;然后通過 連社機組進行社制，控制連社機組社制的開始溫度為118(TC，終社溫度為850°C;空冷至 400°C后堆煤保溫緩冷24h;通過高頻感應滲侶設備對桿體進行快速滲侶表面處理，滲侶溫 度720 °C，時間5min;空冷至350 °C后堆煤保溫緩冷2地。
[0046] 經上