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1、(10)申请公布号 CN 102676944 A(43)申请公布日 2012.09.19CN102676944A*CN102676944A*(21)申请号 201110054633.7(22)申请日 2011.03.08C22C 38/46(2006.01)C21D 1/78(2006.01)(71)申请人上海海隆石油管材研究所地址 200949 上海市宝山区工业园区罗东路1825号申请人上海海隆石油钻具有限公司(72)发明人袁鹏斌 高斌强 余荣华 董强(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司 31213代理人王敏杰(54) 发明名称一种钻具用无磁钢及其制备方法(57) 摘要本发明公开了一。
2、种钻具用无磁钢，其化学成分按重量百分比含有C 0.300.40，Si0.8，Mn7.09.0，P0.06，S0.01，Cr3.04.0，Ni8.010.0，V1.01.5，其余量为铁，及其采用固溶时效热处理强化工艺的制备方法。本发明具有较高强韧性、可加工性好、磁导率低，稳定性能好，生产成本低的特点。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页1/1页21.一种钻具用无磁钢，其特征在于该无磁钢化学成分按重量百分比含有C 0.300.40，Si0.8，Mn 7.09.0，P0.06，S0.01，Cr 3.。
3、04.0，Ni 8.010.0，V1.01.5，其余量为铁。2.制备权利要求1所述的钻具用无磁钢的方法，其特征在于该制备方法包括以下工艺：原料按权利要求1所述的钻具用无磁钢比例配置后进行锻造；在11001150温度下进行固溶热处理；然后进行水冷处理；在650温度下，进行24小时的时效处理；最后出炉空冷。权 利 要 求 书CN 102676944 A1/3页3一种钻具用无磁钢及其制备方法技术领域0001 本发明涉及一种无磁钢，特别涉及一种钻具用无磁钢及其制备方法。背景技术0002 石油钻具是石油及天然气钻采设备重要的部件，是石油专用管材的重要组成部分。根据油气勘探，开发的地质地理条件和工程需要，。
4、钻井作业中井眼轨迹控制是勘探井和开发井生产中的关键技术。需在钻柱下部连接一定长度用无磁性钻具(壁厚一般在30mm-103mm之间)实时监测井眼的斜度和方位，以便及时调整。随着各种复杂条件下开采技术飞速发展，无论在陆地还是海洋上，对于无磁钻井工具提出了很高的要求。0003 石油钻具常用的无磁钢一般均为高铬、高镍的奥氏体不锈钢，也有采用以锰代镍、以氮代碳的奥氏体不锈钢。其中典型的材料为1Cr18Ni9Ti、W1813N等，此类材料虽也为无磁钢，但它仍具有弱磁性，强度、抗晶间腐蚀性能不能很好的满足无磁钻具使用的相关要求。0004 中国专利(公开号CN 1100176A)公开了一种高强度无磁钻铤用钢，。
5、其特征在于冶炼后需经过锻造过程，第一步：开坯锻造，温度：11001200，保温2小时，锻造比23；第二步：二次精锻成型，总锻比68，温度9001100，最后留2030在650950锻造进行形变强化处理，锻后快冷。此种奥氏体无磁钢以靠形变强化使钢的屈服强度提高到700MPa。发明内容0005 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种钻具用无磁钢及其制备方法，通过合理控制各元素的化学成分，并通过沉淀强化热处理来提供一种有高强韧性、可加工性好、磁导率低，稳定性能好，生产成本低的无磁钢。0006 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：0007 一种钻具用无磁钢，其特征在于该无磁钢化学成分按重量百分。
6、比含有C 0.300.40，Si0.8，Mn 7.09.0，P0.06，S0.01，Cr 3.04.0，Ni 8.010.0，V 1.01.5，其余量为铁。0008 制备该钻具用无磁钢的方法，包括以下工艺：0009 原料按比例配置后进行锻造；0010 在11001150温度下进行固溶热处理；0011 然后进行水冷处理；0012 在650温度下，进行24小时的时效处理；0013 最后出炉空冷。0014 在Fe-Mn-C系中一般以中碳及高锰(18-20)来获得稳定奥氏体。生产实践表明，含锰量高达20的钢中其热加工、冷加工、切削、磨削等工艺均不够理想，因此以部分镍来取代部分锰，同时为进一步改善冷加工。
7、性加入4的铬构成9Ni-8Mn-4Cr的基体。为进一说 明 书CN 102676944 A2/3页4步稳定奥氏体在Fe-Mn-C系中加入适量的铬，在中碳含量时并不出现高温铁素体相，同时可以改善高锰钢的加工性能。在高锰高铬中碳钢中加入钒，经时效后碳与钒形成碳化物弥散析出，碳化钒弥散强化提高了钢的强度，在含钒量为1.01.5范围时碳含量对机械性能影响极为显著。磷含量0.06，在奥氏体钢中磷无很大危害性，适当放宽磷的限制有利于使用返回料或高碳锰铁(含磷较高)，以降低钢的成本。0015 与现有技术相比，本发明的有益效果：0016 (1)由于合理控制了各元素的化学成分，使无磁钢具有较高强韧性、可加工性好。
8、、磁导率低，稳定性能好，生产成本低的特点。0017 (2)由于采用了沉淀强化的热处理方法，可以使奥氏体固溶体中析出弥散分布的第二相，这种第二相质点对钢的基体起强化作用。无磁钢在完全固溶后获得单一奥氏体组织，经时效后C与V形成的碳化物弥散析出，通过碳化钒的弥散析出提高了钢的强度。通过热处理充分发挥钢的机械性能潜力。具体实施方式0018 下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。0019 实施例10020 本发明钻具用无磁钢的制备方法，包括以下工艺：0021 将精纯原料按：C 0.38，Si 0.75，Mn 8.35，P 0.023，S 0.009，Cr 4.25，Ni 。
9、8.16，V 1.27，其余量为铁的比例配置，在常压炉冶炼，经锻造开坯制成热处理试样，锻造工艺参数为：0022 一次开坯锻造温度：11601200，终锻温度：900锻造比：不小于3.00023 二次精锻加热温度：11401180，终锻温度：850锻造比：不小于2.50024 在1120的温度下进行固溶热处理；0025 然后进行水冷处理；0026 在650温度下，进行24小时的时效处理；0027 最后出炉空冷。0028 实验表明，该钻具用无磁钢的机械性能参数以及磁导率系数详见表2满足石油钻具无磁钻铤相关标准要求，具有较高强韧性、可加工性好、磁导率低，稳定性能好，生产成本低的特点。同时按国标GB/。
10、T 4334-2008金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀方法，采用E法进行本发明钢材的晶间腐蚀试验，试验结果表明不存在晶间腐蚀开裂。满足石油钻具无磁钻铤腐蚀性能要求。0029 实施例2、实施例3本发明钻具用无磁钢及其制备方法中的参数见表1，过程恕我不再赘述。0030 C 0.30 0.40Si 0.80 0.60Mn 7.00 9.00说 明 书CN 102676944 A3/3页5Ni 8.00 10.00Cr 3.00 4.00P 0.060 0.035S 0.010 0.005V 1.00 1.50固溶处理温度 1100 1150时效处理 65024小时 65024小时0031 表10032 0033 表2说 明 书CN 102676944 A。