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上海专利商标事务所有限公司 (CN)
权 利 要 求 书 1.一种超级 13Cr工具接头的制造方法, 其包括下列步骤: ( 1 ) 制得坯料; ( 2 )锻造坯料; (3 ) 将锻造后的坯料加热到 600-700°C进行去应力退火; (4) 淬火; (5) 回火。 2.如权利要求 1 所述的超级 13Cr工具接头的制造方法, 其特征在于, 控 制超级 13Cr工具接头的化学元素质量百分配比为: C0.01〜0.05%, Si < 0.5%, Μη0·2〜1·0%, Cr 12〜14%, Mo 1〜3%, Ni 4〜6%, 余量为 Fe和不可避免的杂质。 3.如权利要求 1 所述的超级 13Cr工具接头的制造方法, 其特征在于, 在 步骤 (2) 中, 锻造温度为 1150-1200°C。 4.如权利要求 1 所述的超级 13Cr工具接头的制造方法, 其特征在于, 在 步骤 (4) 中, 淬火温度为 950-1000 °C。 5.如权利要求 1 所述的超级 13Cr工具接头的制造方法, 其特征在于, 在 步骤 (4) 中, 淬火为油淬。 6.如权利要求 1 所述的超级 13Cr工具接头的制造方法, 其特征在于, 在 步骤 (5) 中, 回火温度为 600-650 °C。 7.如权利要求 1 所述的超级 13Cr工具接头的制造方法, 其特征在于, 在 步骤 ( 3 ) 和 ( 4 ) 之间还具有将坯料进行粗加工的步骤。 |
本发明涉及一种接头的制造方法, 尤其涉及一种高合金接头的制造方法。 背景技术
用于石油天然气钻探的钻杆是按 API SPEC 5DP标准生产制造的。 其结构 是在钻杆管体两端各摩擦对焊一个外螺紋钻杆 接头和一个内螺紋钻杆接头。 符 合 API SPEC 5 DP标准的钻杆为低合金钢材质。
随着石油工业的发展, 钻杆的服役条件日趋恶劣, API SPEC 5DP标准的 低合金钢材质钻杆已不能满足日益苛刻的钻井 作业要求, 迫切需要高合金钻 杆。 为此, 市场上出现了铝合金钻杆与钛合金钻杆。 铝合金钻杆是按照 ISO 15546 标准生产的。 铝合金钻杆是由铝合金钻杆管体与一个低合金 钢制外螺紋 接头和一个低合金钢制内螺紋接头通过细扣螺 紋连接而成的。 钛合金钻杆的结 构与铝合金钻杆类似。
采用铝合金钻杆与钛合金钻杆的主要目的有两 个: 一是利用铝合金钻杆与 钛合金钻杆比重低的特点钻探超深井, 二是利用铝合金钻杆与钛合金钻杆可以 抵抗硫化物应力腐蚀的特性钻探含硫井。
对于某些含 CO2的气田, 其地层为致密砂岩, 如果采用常规的钻杆钻井、 油管完井的作业方式, 产量仅有几万立方米 /天, 此外, 由于对含有较高 CO2 的气田必须采用超级 13Cr 系列高合金油管产品, 因此会导致开采产量过低而 成本过高, 无工业开采价值。
如果能够采用氮气钻井工艺, 就可能解决上述问题而获得日产百万立方米 天然气的高产量。 但采用氮气钻井工艺时, 不能将钻杆提出以换成油管完井, 否则将污染产层, 使产量重回几万立方米 /天。 这就需要一种抗 CO2腐蚀的超 级 13Cr高合金钻杆接头。 发明概述
本发明的目的是提供一种超级 13Cr工具接头的制造方法, 采用该方法可以 生产出适配于超级 13Cr钻杆的超级 13Cr工具接头, 进而将该钻杆用于开采含 C02较高的气田。
根据上述目的, 本发明提出了一种超级 13Cr工具接头的制造方法, 其包括 下列步骤:
( 1 ) 制得坯料;
( 2 )锻造坯料;
( 3 ) 将锻造后的坯料加热到 600-70CTC进行去应力退火;
(4) 淬火;
( 5 ) 回火。
现有的高合金钻杆, 包括铝合金钻杆与钛合金钻杆, 均是通过细扣螺紋将 钢制接头与铝合金或钛合金管体连接。 由于钢制接头与铝合金或钛合金管体存 在电偶腐蚀, 使得钢制接头很容易产生严重腐蚀。 采用本技术方案制得的超级
13Cr工具接头, 用于超级 13Cr钻杆, 当其与超级 13Cr管体连接时, 不会发生电 偶腐蚀, 因此不会在接头部位产生严重腐蚀。
在现有的工具接头制造工艺中, 工具接头锻造后采用正火处理, 正火处理 的温度一般为 80(T950°C。 这种工艺会使得超级 13Cr工具接头形成马氏体组织, 使后续步骤难以进行。 而本技术方案通过采用 600-700 °C的去应力退火处理, 使得处理后的超级 13Cr工具接头的组织为回火马氏体组织, 从而便于后续加 工。
在上述超级 13Cr工具接头的制造方法中, 控制超级 13Cr工具接头的化学元 素质量百分配比为: C 0.0Γ0.05%, Si < 0.5%, Mn 0.2〜1.0%, Cr 12〜14%, Mo Γ3%, Ni 4〜6%, 余量为 Fe和不可避免的杂质。
进一步地, 在步骤 (2 ) 中, 锻造温度为 1150-1200°C。
进一步地, 在步骤 (4) 中, 淬火温度为 950-1000°C。
进一步地, 在步骤 (4) 中, 淬火为油淬。
在现有的工具接头制造工艺中, 淬火处理主要采用具有一定介质浓度的水 基淬火液进行整体淬火。 采用水基淬火液淬火需调整介质的浓度。 发明人通过 大量试验和分析发现, 若淬火液浓度过高, 则淬火效果不好; 若淬火液浓度过 低, 则会失去介质作用, 导致出现淬火裂紋。 同时在连续生产过程中, 淬火液 会有损耗, 需随时监测介质浓度, 给稳定生产带来一定困难。 因此, 在本技术 方案中, 采用油淬的方式进行淬火。 油的性能非常稳定, 无须调整介质浓度, 也不会产生因浓度过高或过低产生淬火裂紋。
进一步地, 在步骤 (5 ) 中, 回火温度为 600-650 °C。
在上述超级 13Cr工具接头的制造方法中, 在步骤(3 ) 和 (4 )之间还具有 将坯料进行粗加工的步骤。
本发明所述的超级 13Cr工具接头的制造方法可以制得质量优秀的 级
13Cr工具接头, 从而与超级 13Cr管体适配生产超级 13Cr钻杆。 采用本技术方案 制得的超级 13Cr工具接头与管体连接处不存在电偶腐蚀, 不会在接头部位产生 严重腐蚀。 采用本技术方案制得的超级 13Cr工具接头可以达到 1 lOks i以上的力 学性能。 发明的详细说明
下面将结合具体的实施例来对本发明所述的超 级 13Cr工具接头的制造方 法进行进一步地详细说明。
实施例 1-5
按照下列步骤制造超级 13Cr工具接头:
( 1 )制得坯料,控制其化学元素质量百分配比为 C 0.01〜0.05%, Si<0.5%, Μη 0·2〜1·0%, Cr 12〜14%, Mo 1〜3%, Ni 4〜6%, 余量为 Fe和不可避免的杂质; ( 2 ) 将坯料在 1150- 1200 °C进行锻造;
( 3 ) 将锻造后的坯料加热到 600-700°C进行去应力退火;
( 4 )对坯料进行粗力口工;
( 5 ) 将经过粗加工后的坯料加热到 950-1000°C后, 在油槽中淬火冷却;
( 6 ) 回火, 控制回火温度为 600-650°C。
表 1列出了本案实施例 1-5中工具接头的成分配比。
表 1. ( wt%, 余量为 Fe和其他不可避免的杂质)
表 1·
实施例 3 0.02 0.34 0.40 12.3 1.1 4.9 实施例 4 0.03 0.42 0.52 12.5 1.9 5.5 实施例 5 0.04 0.25 0.65 13.7 2.5 4.5 表 2列出了本案实施例 1-5中各步骤的工艺参数和工具接头的力学性能 。
表 2·
从表 2可以看出, 采用本技术方案所述的方法制得的超级 13Cr工具接头 可以达到 1 1 Oksi的力学性能。 要注意的是, 以上列举的仅为本发明的具体实施例, 显然本发明不限于以 上实施例, 随之有着许多的类似变化。 本领域的技术人员如果从本发明公开的 内容直接导出或联想到的所有变形, 均应属于本发明的保护范围。
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