综合性能优异的石油套管用钢材制备方法
【专利摘要】本发明公开了综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，解决了现有合金材料不能同时满足成本和综合性能的问题。本发明包括：步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理；步骤二、将Mo、Mn、Al、Cu、N加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1～2h后，再加入B、Cr、C，混合均匀，在800～1100℃条件下保温1～2h，然后以20～25℃/min的升温速度增加到1200～1250℃，保温至少2h，再在800～850℃条件下恒温浇铸；步骤三、浇铸完成后降温，然后快速冷却；步骤四，冷却后保温，最后经过淬火、回火后制成成品。本发明在保证低成本的情况下，保证高强度、高硬度，同时能有效保证高耐酸碱性腐蚀的效果。
【专利说明】
综合性能优异的石油套管用钢材制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种金属材料的制备方法，具体涉及综合性能优异的石油套管用钢材 制备方法。
【背景技术】
[0002] 石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油 井的正常运行。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。套管下井后要 采用水泥固井，它与油管、钻杆不同，不可以重复使用，属于一次性消耗材料。所以，套管的 消耗量占全部油井管的70%以上。套管按使用情况可分为:导管、表层套管、技术套管和油层 套管。
[0003] 石油套管是维持油井运行的生命线。由于地质条件不同，井下受力状态复杂，拉、 压、弯、扭应力综合作用于管体，这对套管本身的质量提出了较高的要求。一旦套管本身由 于某种原因而损坏，可能导致整口井的减产，甚至报废。
[0004] 鉴于套管在井下受力状态复杂，因而套管本身需要较高的强度和韧性，同时需要 较好地防酸碱腐蚀性能，在降低生产成本的前提下有效保证套管本身的综合性能。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:在降低生产成本的前提下有效保证套管本身的综 合性能，提供成本低廉、综合性能优异的综合性能优异的石油套管用钢材制备方法。
[0006] 本发明通过下述技术方案实现： 综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，包括： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将Μο、Μη、Al、Cu、N加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~2h 后，再加入8、0、(：，混合均匀，在800~1100°(：条件下保温1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 温速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10 °C/miη的降温速度降低到400~450 °C，然后快速冷却到 200°C以下； 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品； 其中，各元素按照质量百分比由以下成份组成:C 0.8%~1.0%，Cr 0.05%~0.1%， Mo 0.1% ~0·2%，Μη 0.3% ~0·4%，Α1 0.3% ~0·5%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.1% ~ 0.2%，N 0.01%~0.03%。
[0007] 本发明成本低廉，强度高、韧性好，且具有较好的耐腐蚀效果。
[0008] 进一步，本发明按照质量百分比由以下成份组成:C 0.8%~0.9%，Cr 0.08%~ 0·09%，Μ〇 0.15%~0·2%，Μη 0.3%~0·35%，Α1 0.35%~0·4%，Β 0.05%~0.1%，Cu 0.1%~0·15%，Ν 0.01%~0.03%，S彡0·02%，Ρ彡0.03%，微量元素之和彡1%，余量为 Fe〇
[0009] 更进一步地，本发明按照质量百分比由以下成份组成：C 0.9%，Cr 0.08%，Mo 0.15%,Μη 0.35%,Α1 0.35%,Β 0.08%,Cu 0.15%,Ν 0.01%, S^0.02% ,Ρ^0.03% , 微量元素之和< 1 %，余量为Fe。
[0010] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： 本发明成本低廉，强度高、韧性好，且具有较好的耐腐蚀效果，因而本发明的套管综合 性能优异。
【具体实施方式】
[0011] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作 进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本 发明的限定。 实施例
[0012]综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，包括： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将Μο、Μη、Al、Cu、N加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~2h 后，再加入8、0、(：，混合均匀，在800~1100°(：条件下保温1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 温速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10 °C/miη的降温速度降低到400~450 °C，然后快速冷却到 200°C以下； 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品； 其中，各元素按照质量百分比由以下成份组成:C 0.8%~1.0%，Cr 0.05%~0.1%， Mo 0.1% ~0·2%，Μη 0.3% ~0·4%，Α1 0.3% ~0·5%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.1% ~ 0.2%，N 0.01%~0.03%。
[0013] 本实施例中各元素的具体组成成份如表1所示。
[0014] 表1
本发明中该材料的具体制备方法如下： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将Μο、Μη、Al、Cu、N加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~2h 后，再加入8、0、(：，混合均匀，在800~1100°(：条件下保温1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 温速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10 °C/miη的降温速度降低到400~450 °C，然后快速冷却到 200 °C以下;该快速冷却的降温速度大于100 °C /min; 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品。
[0015] 本实施例中脱硫、脱氧、脱磷处理，以及淬火、回火处理工序均为现有技术，因此不 再赘述。
[0016] 对上述组成成份比例的物质组成的基体材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
[0017] 表2 通过上述表2的试验数据可知，本发明实例1-实例3中的数据表明：本发明不仅仅能有 效保证抗压强度、抗拉强度，而且还具有较高的冲击韧性和耐酸碱性，且本发明的成本更加 低廉，效果十分显著。
[0018]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，其特征在于，包括： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将此、111)1、〇14加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~211 后，再加入8、0、(：，混合均匀，在800~1100°(：条件下保温1~211，然后以20~25°(：/1^11的升 温速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10°C/min的降温速度降低到400~450°C，然后快速冷却到 200°C以下； 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品； 其中，各元素按照质量百分比由以下成份组成：C 0.8%~1.0%，Cr 0.05%~0.1%， Mo 0.1% ~0·2%，Μη 0.3% ~0·4%，Α1 0.3% ~0·5%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.1% ~ 0.2%，N 0.01%~0.03%。2. 根据权利要求1所述的综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，其特征在于，按照 质量百分比由以下成份组成:C 0.8%~0.9%，Cr 0.08%~0·09%，Μ〇 0.15%~0·2%，Μη 0.3%~0·35%，Α1 0.35%~0·4%，Β 0.05%~0.1%，Cu 0.1%~0·15%，Ν 0.01%~ 0.03%，S<(h02%，Ρ<0·03%，微量元素之和<1%，余量为Fe。3. 根据权利要求1所述的综合性能优异的石油套管用钢材制备方法，其特征在于，按照 质量百分比由以下成份组成：C 0.9%，Cr 0·08%，Μ〇 0·15%，Μη 0·35%，Α1 0·35%，Β 0.08%，Cu 0.15%，Ν 0.01%, S彡0.02%，Ρ彡0.03%，微量元素之和彡 1%，余量为Fe。
【文档编号】C22C38/12GK105950976SQ201610513047
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】贺昶明
【申请人】四川行之智汇知识产权运营有限公司