一種高鉬含量無磁不銹鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于特殊鋼制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種具有高鋼含量無磁不誘鋼及其 制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉆井過程中由于地質(zhì)環(huán)境的變化，井斜角度和方位不斷變化，為了防止在鉆探過 程中出現(xiàn)偏離目的層，要隨時(shí)對井斜角度和方位進(jìn)行測量，保證鉆探沿預(yù)定方位準(zhǔn)確到達(dá) 目的層，運(yùn)就帶動(dòng)了無磁不誘鋼在石油開采領(lǐng)域的應(yīng)用，用無磁不誘鋼制成厚壁無磁鉆挺， 在鉆井作業(yè)中，使磁性羅盤處于其中，從而避免受附近的鐵磁性鉆柱影響，保證羅盤準(zhǔn)確地 指示當(dāng)?shù)卦瓉淼牡卮艌龇较?，避免鉆采方向偏離預(yù)定的方向。
[0003] 隨著石油開采的發(fā)展，油氣開采向大斜度定向井、大位移水平井、從式井W及含 &5、0)2、化等油氣田發(fā)展。無磁鉆挺所接觸的環(huán)境介質(zhì)越來越苛刻，要求無磁鉆挺用鋼具 有良好的強(qiáng)度、初性、磁性、耐腐蝕性能、疲勞強(qiáng)度和使用壽命。
[0004] 專利"CN104264071A"公開了 一種高性能無磁鉆挺用高氮奧氏體不誘鋼及其制 造方法，該專利所描述的無磁鋼的特征在于，各元素的重量百分比為：21. 5《化《22. 5， 0. 5《Mo《1. 5，C《0. 04，0. 65《N《0. 75， 0. 4《佩《0. 5， 1. 95《Ni《2. 05， 16. 0《Μη《17. 0，Si《0. 2，P《0. 02，S《0. 01，余量為化。該專利的優(yōu)點(diǎn)是：①保 持了較高的N元素含量，可W有效提高材料的強(qiáng)度；②點(diǎn)蝕指數(shù)PRE> 33,具有良好的耐腐 蝕性能。該專利的缺點(diǎn)是：①較高的N含量無法通過常規(guī)工藝進(jìn)行冶煉，冶煉工藝控制難度 大；②化、Μη、Mo等鐵素體元素偏高，奧氏體形成元素Ni含量偏低，無法與鐵素體形成元素 平衡，組織穩(wěn)定性差；③N含量偏高，Ni含量偏低，在冶煉凝固過程中，容易形成氮?dú)饪?，?鋼的使用性能下降；④其制造工藝僅有熱加工工藝，無法獲得較好的組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的抗疲 勞性能差，產(chǎn)品使用壽命短。
[0005] 專利"CN101311290A"公開了一種無磁鋼及其制造方法，其制造方法為：采用電 爐-LFV精煉或者電爐-A0D精煉-LFV精煉冶煉鋼錠，然后鋼錠經(jīng)80%變形量的預(yù)鍛，然后 在低于800°C條件下，進(jìn)行20%變形量的鍛造。鋼錠的化學(xué)成分重量百分比為：C《0. 12， Si《1.5, 14. 5《Mn《16. 5，S《0. 01，P《0. 03,15. 1《化《16，Ni《0. 9，Mo《0. 7， Nb《 0. 35, 0.250.5,余量為化。該專利的優(yōu)點(diǎn)是：①N含量低，通過常規(guī)的生產(chǎn)工 藝容易實(shí)現(xiàn)，工藝操作性強(qiáng)；②生產(chǎn)流程短，成本低。該專利的缺點(diǎn)是：①碳含量高，點(diǎn)蝕指 數(shù)PRE《27,耐腐蝕性能差，不能在腐蝕介質(zhì)環(huán)境中使用；②N含量偏低，屈服強(qiáng)度低，材料 硬度低，不能在惡劣環(huán)境中使用，產(chǎn)品使用壽命短。
[0006] 專利"CN101660109A"公開了一種無磁鋼及其制造方法，其制造方法為：采用電 爐-A0D精煉-ESR精煉冶煉鋼錠，然后鋼錠經(jīng)兩次不同溫度的鍛造成型。鋼錠的化學(xué)成分重 量百分比為：C《0.03，Si《1，18《Μη《22，S《0.03，P《0.045, 13《化《18. 5， 0. 4《Ni《3，0. 4《Mo《0. 8，佩《0. 1，0. 25《N《0. 6,余量為化。該專利的優(yōu)點(diǎn) 是：①采用電爐-AOD精煉-ESR精煉Ξ聯(lián)工藝，鋼錠的純凈度提高，有利于提高材料的耐腐 蝕性能，材料的利用率提高；②通過冷變形強(qiáng)化提高了材料的強(qiáng)度，可W彌補(bǔ)N含量不足對 材料強(qiáng)度的影響。該專利的缺點(diǎn)是：①M(fèi)o含量偏低，材料局部耐腐蝕性能差；②點(diǎn)蝕指數(shù) PRE最小值為19,無法保證材料的耐腐蝕性能；③材料的強(qiáng)度低，硬度低，不能在惡劣環(huán)境 中使用；④沒有對材料的抗疲勞性能進(jìn)行評價(jià)，產(chǎn)品使用壽命短。
[0007] 專利"CN102925821A"公開了一種無磁鋼及其制造方法，其制造方法為：鋼 錠通過高溫、中溫兩次鍛造成型。鋼錠的化學(xué)成分重量百分比為：C《0.05，Si《1， 15《Mn《19,S《0. 01，P《0. 03，17《Cr《19, 0. 4《Ni《0. 8，0. 4《M〇《0. 8， 0. 0005《B《0. 0025, 0. 4《N《0. 6,余量為化。該專利的優(yōu)點(diǎn)是：①通過高溫、中溫變 形強(qiáng)化提高了材料的強(qiáng)度，可W彌補(bǔ)N含量不足對材料強(qiáng)度的影響。該專利的缺點(diǎn)是：①點(diǎn) 蝕指數(shù)PRE較低，無法保證材料具有良好的耐腐蝕性能；②材料的強(qiáng)度低，硬度低，不能在 惡劣環(huán)境中使用；③沒有對材料的抗疲勞性能進(jìn)行評價(jià)，產(chǎn)品使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種具有高鋼含量無磁不誘鋼及其 制造方法。
[0009] 本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術(shù)方案： 一種具有高鋼含量無磁不誘鋼，所述無磁不誘鋼由鋼錠鍛造而成；所述鋼錠的元素組 成及重量百分比為：C《0. 06%、Si《0. 5%、S《0. 01%、P《0. 02%、19%《Cr《20〇/〇、 19〇/〇《Μη《20〇/〇、1.5〇/〇《Mo《2. 5〇/〇、0. 03〇/〇《V《0. 08〇/〇、0. 03〇/〇《佩《0. 05〇/〇、 3〇/〇《Ni《5%、0. 6%《N《0. 65%、0《0. 004%，其余為不可避免的雜質(zhì)和化。
[0010]所述鋼錠的元素組成及重量百分比為：C《0. 035%、Si《0. 35%、S《0. 006%、 P《0. 018〇/〇、19〇/〇《Cr《20〇/〇、19〇/〇《Μη《20〇/〇、1. 7〇/〇《Mo《2. 5〇/〇、0. 03〇/〇《V《0. 08〇/〇、 0. 03%《佩《0. 05%、3%《Ni《5%、0. 6%《N《0. 65%、0《0. 004%，其余為不可避免的雜 質(zhì)和化。
[0011] 鍛造上述高鋼含量無磁不誘鋼的制造方法，其具體步驟如下： 1) 均勻化處理：將鋼錠放入電阻爐中加熱至1200°c-1250°c進(jìn)行均勻化退火，使鋼錠 不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均勻，均勻化處理后空冷至室溫；均勻化退火的時(shí)間選 取的原則為：直徑為260mm的鋼錠均勻化處理時(shí)間為20-24小時(shí)，鋼錠直徑每增加100mm， 均勻化處理時(shí)間增加12-15小時(shí)； 2) 鋼錠熱鍛開巧成型：將均勻化處理后的鋼錠放入加熱爐中進(jìn)行鍛造加熱，鍛造溫度 范圍為：950°C-1220°C;保溫4-5小時(shí)后快速出加熱爐，并在2000噸W上油壓機(jī)上進(jìn)行熱 鍛開巧；熱鍛開巧經(jīng)過墳粗和拔長，鍛造至所需尺寸的巧料，其中，墳粗比Ri> 1. 8,拔長比 R2> 2. 2,總鍛造比R> 4 ;然后巧料快速水冷至室溫，減少析出相數(shù)量；墳粗比R1為墳粗前 巧料的高度與墳粗后巧料的高度比值，拔長比R2為拔長前巧料的截面積與拔長后巧料的截 面積比值，總鍛造R=Ri+R2-1 ; 3)巧料固溶處理：將步驟2)中熱鍛開巧成型的巧料在iooo°c-iiocrc下保溫，進(jìn)行 固溶處理，使巧料溫度均勻化，并使步驟2)中的析出相充分溶解；固溶處理時(shí)間根據(jù)巧料 的最大厚度進(jìn)行選擇，固溶處理的時(shí)間7-8min/10mm; 4)冷變形強(qiáng)化：對固溶處理后的巧料在400°C-500°C的溫度下進(jìn)行冷變形強(qiáng)化，冷變 形強(qiáng)化的變形量為10%~18%，其中，變形量為巧料變形前后截面積的差值與巧料原始截面 積的比值； 5)將冷變形強(qiáng)化后的巧料冷卻至室溫。
[0012] 均勻化處理溫度范圍為1200°C-1250°C。
[001引鍛造溫度范圍為1150-1220°c。
[0014] 固溶處理溫度范圍為：1000°C-1100°c。
[0015] 冷變形強(qiáng)化溫度范圍為400-500°C。
[0016] 冷變形強(qiáng)化的變形量為10%~18%。
[0017] 所述的鋼錠通過中頻感應(yīng)爐初煉、氣氧脫碳（A0D)爐精煉、電渣重烙（ESR)精煉 Ξ聯(lián)工藝冶煉而成。
[0018] 本發(fā)明提出的一種具有高鋼含量無磁不誘鋼及其制造方法，采用上述技術(shù)方