CN106319348B - 一种钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，含有以下重量百分比的化学成分：C 0.35‑0.42％、Si 0.15‑0.35％、Mn 0.70‑1.00％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr 0.85‑1.20％、Ni 0.08‑0.15％、Mo 0.25‑0.40％，V 0.01‑0.040％，N 0.0045‑0.0100％,其余为铁和不可避免的杂质元素。与现有技术相比，本发明提供的钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，在保证转换接头产品质量的前提下，可取消目前钻柱转换接头热处理所必须的退火或正火工序，从而可节约能源，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于合金结构钢，具体涉及一种钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢。
背景技术
石油钻柱转换接头是石油钻具产品中的一类关键件，其在使用中要承受强拉、强扭、冲击、振动、旋转等复合作用,使用条件十分苛刻。其安全可靠性要求很高，必须具有良好的力学性能、高的淬透性、较高的致密度及钢质纯净度。
石油转换接头一般用美国标准4137H钢制造，美国材料与试验协会标准ASTM_A29/A29M中4137H钢的化学成分（重量百分比）为：C0.35-0.40%、Si0.15-0.35%、Mn0.70-0.90%、P≤0.035%、S≤0.040%、Cr0.80-1.10%、Mo0.15-0.25%，其余为铁和杂质元素。
目前石油钻具制造厂在生产转换接头时,为了保证钢的淬透性和产品的性能与质量，将Mo含量提高至0.25-0.40%，并加入0.1-0.15%的Ni。转换接头的尺寸、质量较大，安全可靠性要求很高，制造石油钻柱转换接头时，为了保证综合力学性能，在调质热处理前必须进行退火或正火，以使轧制或锻造后的材料金相组织均匀，消除或部分消除材料的组织不均匀的现象，为后续的调质热处理和提高钢的综合性能做好组织上准备。
而且，石油钻柱转换接头调质热处理前进行退火或正火虽然对提高其综合性能有利，但毕竟会增加生产成本，如果能在保住其综合性能的前提下取消退火或正火工序，则可节约能源、降本增效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，在保证转换接头产品质量的前提下，可取消退火或正火工序，从而可节约能源，降低了生产成本。
本发明提供的一种钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，含有以下重量百分比的化学成分：
C 0.35-0.42%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.70-1.00%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr 0.85-1.20%、Ni 0.08-0.15%、Mo 0.25-0.40%，V0.01-0.040%，N 0.0045-0.0100%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
优选的，所述钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，含有以下重量百分比的化学成分：
C 0.35-0.40%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr 0.95-1.15%、Ni 0.08-0.15%、Mo 0.28-0.35%，V0.02-0.035%，N 0.0050-0.0080%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
优选的，所述钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，含有以下重量百分比的化学成分：
C 0.35-0.40%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr 0.98-1.10%、Ni 0.08-0.15%、Mo0.28-0.33%，V0.02-0.030%，N 0.0055-0.0075%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
所述的钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢在热处理过程中无需退火或正火工序。
本发明中，各元素的含量及作用如下：
碳是钢中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，本发明控制碳含量范围是0.35-0.42%，过低则会降低强度和硬度，过高则会降低塑性和韧性，增加工件淬火开裂倾向。
硅在钢中主要以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，能提高钢的强度，也是炼钢的脱氧元素，但含量不宜过高，以免降低钢的韧性。故控制在0.15-0.35%。
锰、铬、钼、镍也都是提高淬透性的重要元素，本发明控制锰含量范围是0.70-1.00%，控制铬含量范围是0.85-1.20%，控制钼含量范围是0.25-0.40%，控制镍含量范围是0.08-0.15%。
硫、磷是钢中形成夹杂物的有害元素，所以应加以控制，本技术方案最低要求P≤0.030%、S≤0.025%。
同时本发明中加入钒、氮是为了在轧制或锻造时控制钢的组织均匀性、防止混晶现象，从而可以省去退火或正火工序。在钢中钒作为微合金化元素可通过形成碳、氮化物阻碍高温变形时的奥氏体的再结晶和限制晶粒长大，使得轧材或锻材得到均匀且细小的晶粒。钒和氮共同加入钢中比单独加入钒进行微合金化具有更好的效果，这是由于钒的氮化物比钒的碳化物具有更高的稳定性，析出相更细小弥散，且高温奥氏体再结晶区就有析出，其改善晶粒均匀性的效果明显提高。另外，固溶在钢的钒可提高钢的淬透性，在调质处理时有提高淬透性的的作用。
与现有技术相比，本发明提供的钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，在保证转换接头产品质量的前提下，可取消目前钻柱转换接头热处理所必须的退火或正火工序，从而可节约能源，降低了生产成本。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1-5与对比例1的化学成分见表1（熔炼分析，其余为Fe和不可避免的杂质元素），
表1
实施例1-5分别与对比例1钢制成的钻柱转换接头的力学性能（按API7-1标准检验）见表2。
表2
实施例1-5与对比例1比较可见，实施例1-5制成的石油钻柱转换接头性能与比例1的相当，都满足API7-1标准要求，但实施例1-5无正火或退火工序，热处理工艺均为现有技术，而比例1为正火+调质，故节约了能源、降低了生产成本。
Claims (3)
1.一种钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，其特征在于，所述钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢含有以下重量百分比的化学成分：
C 0.35-0.42%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.70-1.00%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr 0.85-1.20%、Ni 0.08-0.15%、Mo 0.25-0.40%，V 0.01-0.040%，N 0.0045-0.0080%,其余为铁和不可避免的杂质元素；
所述的钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢在热处理过程中无需退火或正火工序。
2.根据权利要求1所述的钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，其特征在于，所述钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢含有以下重量百分比的化学成分：
C 0.35-0.40%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.75-0.95 %、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr 0.95-1.15%、Ni 0.08-0.15%、Mo 0.28-0.35%，V 0.02-0.035%，N 0.0050-0.0080%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢，其特征在于，所述钒氮微合金化石油钻柱转换接头用钢含有以下重量百分比的化学成分：
C 0.35-0.40%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.75-0.95 %、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr 0.98-1.10%、Ni 0.08-0.15%、Mo0.28-0.33%，V 0.02-0.030%，N 0.0055-0.0075%,其余为铁和不可避免的杂质元素。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1782117A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-06-07 | 株式会社Cf | 一种高弹性、高强度钢及其制造方法 |
| CN1858283A (zh) * | 2005-05-01 | 2006-11-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 中碳硅钒氮微合金化非调质钢 |
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| CN101509101B (zh) * | 2009-03-11 | 2010-04-14 | 江苏省芙蓉模具材料科技有限公司 | 一种大中型轧辊用钢6CrW2SiMoV |
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|---|---|---|---|---|
| CN1782117A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-06-07 | 株式会社Cf | 一种高弹性、高强度钢及其制造方法 |
| KR100619841B1 (ko) * | 2004-11-24 | 2006-09-08 | 송치복 | 고 실리콘/저 합금 내충격 · 내마모용 고탄성 고강도강및 그의 제조방법 |
| CN1858283A (zh) * | 2005-05-01 | 2006-11-08 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 中碳硅钒氮微合金化非调质钢 |
| CN101994057A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-03-30 | 首钢总公司 | 一种钒合金化直缝电阻焊石油套管用钢及其制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 钻具用钢SAE4137H的生产试制;王秀兰;《2012年全国轧钢生产技术会议论文集（下）》;20120814;第2.1 化学成分要求（熔炼成分）%，表1 * |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |