一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼

《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》是馬鋼（集團）控股有限公司、馬鞍山鋼鐵股份有限公司於2016年10月27日申請的專利，該專利申請號：2016109563970，專利公布號：CN106319348A，專利公布日：2017年1月11日，發明人是：完顏衛國、王自遠。

《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》提供了一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學成分：C0.35‑0.42％、Si0.15‑0.35％、Mn0.70‑1.00％、P≤0.030％、S≤0.025％、Cr0.85‑1.20％、Ni0.08‑0.15％、Mo0.25‑0.40％，V0.01‑0.040％，N0.0045‑0.0100％，其餘為鐵和不可避免的雜質元素。《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》提供的釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，在保證轉換接頭產品質量的前提下，可取消2016年10月前的鑽柱轉換接頭熱處理所必須的退火或正火工序，從而可節約能源，降低了生產成本。

2021年8月16日，《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。

基本介紹

• 中文名：一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼
• 公布號：CN106319348A
• 公布日：2017年1月11日
• 申請號：2016109563970
• 申請日：2016年10月27日
• 申請人：馬鋼（集團）控股有限公司、馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 地址：安徽省馬鞍山市雨山區九華西路8號
• 發明人：完顏衛國、王自遠
• Int.Cl.：C22C38/02(2006.01)I、C22C38/04(2006.01)I、C22C38/18(2006.01)I、C22C38/12(2006.01)I、C22C38/08(2006.01)I
• 專利代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
• 代理人：任晨晨

專利背景

石油鑽柱轉換接頭是石油鑽具產品中的一類關鍵件，其在使用中要承受強拉、強扭、衝擊、振動、旋轉等複合作用，使用條件十分苛刻。其安全可靠性要求很高，必須具有良好的力學性能、高的淬透性、較高的緻密度及鋼質純淨度。石油轉換接頭一般用美國標準4137H鋼製造，美國材料與試驗協會標準ASTM_A29/A29M中4137H鋼的化學成分（重量百分比）為：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%，其餘為鐵和雜質元素。2016年10月以前，石油鑽具製造廠在生產轉換接頭時，為了保證鋼的淬透性和產品的性能與質量，將Mo含量提高至0.25-0.40%，並加入0.1-0.15%的Ni。轉換接頭的尺寸、質量較大，安全可靠性要求很高，製造石油鑽柱轉換接頭時，為了保證綜合力學性能，在調質熱處理前必須進行退火或正火，以使軋制或鍛造後的材料金相組織均勻，消除或部分消除材料的組織不均勻的現象，為後續的調質熱處理和提高鋼的綜合性能做好組織上準備。而且，石油鑽柱轉換接頭調質熱處理前進行退火或正火雖然對提高其綜合性能有利，但畢竟會增加生產成本，如果能在保住其綜合性能的前提下取消退火或正火工序，則可節約能源、降本增效。

發明內容

專利目的

《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》的目的在於提供一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，在保證轉換接頭產品質量的前提下，可取消退火或正火工序，從而可節約能源，降低了生產成本。

技術方案

《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》提供的一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學成分：C0.35-0.42%、Si0.15-0.35%、Mn0.70-1.00%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr0.85-1.20%、Ni0.08-0.15%、Mo0.25-0.40%，V0.01-0.040%，N0.0045-0.0100%，其餘為鐵和不可避免的雜質元素。優選的，所述釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學成分：C0.35-0.40%、Si0.15-0.35%、Mn0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr0.95-1.15%、Ni0.08-0.15%、Mo0.28-0.35%，V0.02-0.035%，N0.0050-0.0080%，其餘為鐵和不可避免的雜質元素。優選的，所述釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學成分：C0.35-0.40%、Si0.15-0.35%、Mn0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr0.98-1.10%、Ni0.08-0.15%、Mo0.28-0.33%，V0.02-0.030%，N0.0055-0.0075%，其餘為鐵和不可避免的雜質元素。所述的釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼在熱處理過程中無需退火或正火工序。《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》中，各元素的含量及作用如下：碳是鋼中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》控制碳含量範圍是0.35-0.42%，過低則會降低強度和硬度，過高則會降低塑性和韌性，增加工件淬火開裂傾向。矽在鋼中主要以固溶體的形態存在於鐵素體或奧氏體中，能提高鋼的強度，也是煉鋼的脫氧元素，但含量不宜過高，以免降低鋼的韌性。故控制在0.15-0.35%。錳、鉻、鉬、鎳也都是提高淬透性的重要元素，《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》控制錳含量範圍是0.70-1.00%，控制鉻含量範圍是0.85-1.20%，控制鉬含量範圍是0.25-0.40%，控制鎳含量範圍是0.08-0.15%。硫、磷是鋼中形成夾雜物的有害元素，所以應加以控制，該技術方案最低要求P≤0.030%、S≤0.025%。同時《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》中加入釩、氮是為了在軋制或鍛造時控制鋼的組織均勻性、防止混晶現象，從而可以省去退火或正火工序。在鋼中釩作為微合金化元素可通過形成碳、氮化物阻礙高溫變形時的奧氏體的再結晶和限制晶粒長大，使得軋材或鍛材得到均勻且細小的晶粒。釩和氮共同加入鋼中比單獨加入釩進行微合金化具有更好的效果，這是由於釩的氮化物比釩的碳化物具有更高的穩定性，析出相更細小彌散，且高溫奧氏體再結晶區就有析出，其改善晶粒均勻性的效果明顯提高。另外，固溶在鋼的釩可提高鋼的淬透性，在調質處理時有提高淬透性的的作用。

改善效果

《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》提供的釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，在保證轉換接頭產品質量的前提下，可取消2016年10月以前鑽柱轉換接頭熱處理所必須的退火或正火工序，從而可節約能源，降低了生產成本。

技術領域

《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》屬於合金結構鋼，具體涉及一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼。

權利要求

1.《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》的特徵在於，所述釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼含有以下重量百分比的化學成分：C0.35-0.42%、Si0.15-0.35%、Mn0.70-1.00%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr0.85-1.20%、Ni0.08-0.15%、Mo0.25-0.40%，V0.01-0.040%，N0.0045-0.0080%，其餘為鐵和不可避免的雜質元素；所述的釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼在熱處理過程中無需退火或正火工序。

2.根據權利要求1所述的釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，其特徵在於，所述釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼含有以下重量百分比的化學成分：C0.35-0.40%、Si0.15-0.35%、Mn0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr0.95-1.15%、Ni0.08-0.15%、Mo0.28-0.35%，V0.02-0.035%，N0.0050-0.0080%，其餘為鐵和不可避免的雜質元素。

3.根據權利要求1所述的釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼，其特徵在於，所述釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼含有以下重量百分比的化學成分：C0.35-0.40%、Si0.15-0.35%、Mn0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr0.98-1.10%、Ni0.08-0.15%、Mo0.28-0.33%，V0.02-0.030%，N0.0055-0.0075%，其餘為鐵和不可避免的雜質元素。

實施方式

實施例1-5與對比例1的化學成分見表1（熔煉分析，其餘為Fe和不可避免的雜質元素）；

表1

實施例1-5分別與對比例1鋼製成的鑽柱轉換接頭的力學性能（按API7-1標準檢驗）見表2；

表2

實施例1-5與對比例1比較可見，實施例1-5製成的石油鑽柱轉換接頭性能與比例1的相當，都滿足API7-1標準要求，但實施例1-5無正火或退火工序，熱處理工藝均為2016年10月以前的技術，而比例1為正火+調質，故節約了能源、降低了生產成本。

榮譽表彰

2021年8月16日，《一種釩氮微合金化石油鑽柱轉換接頭用鋼》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。