耐热录井钢丝 本发明涉及含硅锰的合金钢，特别提供了一种适用于热采油井的耐热录井钢丝。
在我国的原油生产中，稠油比例日益增加，目前已达到1200万吨/年，预计到“八五”末期，将上升到4000～5000万吨/年。而开采稠油需要渗入蒸汽，结果环境温度升高到300℃左右，这时采用普通的录井钢丝已不能满足要求，为解决油田生产需要，曾将军工906不锈钢制成录井钢丝，在热采油井上试用。由于这类钢丝价格昂贵(8万元/吨)，无法大面积推广使用。与本发明最接近的技术是日本钢铁公司开发出的一种含硅高碳钢盘条(1％Si，0.5％Mn，0.8％C)，但其作为建筑用结构用钢，常温性能较好，耐热性能较差。
本发明的目的在于提供一种高温性能好且成本低、使用寿命长的适用于热采油井的耐热录井钢丝。
本发明提供了一种耐热录井钢丝，其特征在于：在硅锰高碳钢中加有合金元素钒，配方如下：
C Si Mn V P S0.72～0.78 1.2～1.5 0.6～0.9 0.04～0.06 ≤0.03 ≤0.03
Fe 余量
一般而言，高碳钢丝的显微组织为冷变形索氏体组织，因而其强度决定于铁素体的强度和片状珠光体的片间距以及加工硬化能力。往往是珠光体片间距愈小，强度愈高，合金元素的加入也就是通过铁素体强化与改变珠光体尺寸来实现改善材质性能的目的，Si含量的增加，主要是强化铁素体基体，从而提高钢的热强度推迟其再结晶软化过程，由于Si的原子半径比Fe小，增加Si含量后，会引起晶格畸变，增加位错在铁素体中运动的摩擦力，从而使弛豫、蠕变值降低，高温强度增加，并减轻了时效硬化变脆的趋势。但是，当Si＞1.5％之后，由于介面焓的变化不能忽略，片间距将增加。将高碳钢中的Mn从0.52％提高到0.6～0.9％，变形时不会因渗炭体分解出来的碳原子对位而带来应变时较硬化地负作用，只会起到固溶强化的效果。微量的V在细化组织，改善塑性，拉拨性能以至提高强度等方面有积极作用，实验结果表明在提高Si含量的同时加入0.04～0.06％V，室温、高温及持久强度能得到显著提高，而此时塑性、韧性仍能维持到高碳钢丝所要求的水平。下面通过实施例详述本发明。
实施例：
钢种成份列于表1中的W3，同时选高碳钢W1及硅锰钢W2作对比，成份均列于表1，实验过程如下：
试验钢种在25kg真空感应炉中熔炼，在氩气保护下浇注成10kg钢锭，随后采用1120℃开锻，800℃停锻，锻成Ф15棒树，再轧成Ф10直条，进行退火软化处理，其退火工艺为：830℃保温1.5小时炉冷至570℃再空冷出炉。为防止表面氧化、脱碳，表面刷保护涂料Ti3。然后进行磷化、皂化处理。采用多道次小减径的拉拔工艺，进行半成品加工。其工艺路线如下：ФP10→Ф9.4→Ф8.3→Ф7.81→Ф7.34→Ф6.9→Ф6.5→Ф6.2mm半成品的力学性能如表2所示：
成品钢丝拉拔前先进行铅浴淬火，其工艺参数为：线温：930℃；铅温：570℃；走线速度：6.5米/分。拔丝在1/650和6/650拉丝机上进行，其拉拔工艺为：Ф6.5→Ф6.2→Ф5.6→Ф5.0→Ф4.5→Ф4.07→Ф3.7→Ф3.36→Ф3.10→Ф2.87→Ф2.67→Ф2.5
从Ф6.5→Ф2.5总压缩比85.2％
成品钢丝的力学性能如表3所示
将试样加热到试验温度，保温十分钟后测其拉伸性能，结果列于表4。
为了模拟热采井的测试状态，进行了7～10天的持久试验，并将持久试验未断裂试样做室温抗张试验，以考核经持久试验后，材料的剩余强度。持久试验结果见表5。
表1试验材料的化学成份(wt％) 编号 C Si Mn P S Mo V W1 0.82 0.27 0.58 0.006 0.020 W2 0.70 1.30 1.19 0.005 0.020 W3 0.78 1.31 0.61 0.005 0.019 0.049
表2半成品的力学性能 编号 直径(mm) 破断拉力(KV) 断裂强度(MPa)延伸率(δ％) W1 6.5 40.2 1211 6.6 W2 6.25 40 1304 6.2 W3 6.5 44.2 1382 7.4
表3成品钢丝的力学性能 编 号 钢钢 最大拉力 (KN) 最大应力 (MPa) 360°扭转 (次)180°弯曲 (次) W1 碳钢 9.95 2027 23 9.5 W2 硅—锰钢 9.95 2027 24.5 9.5 W3 硅—钒钢 10.60 2159 23 9 Q/ZG201—87 标准7.79 9.45 1576 1913 ≥21 ≥7
表4成品网丝的瞬时高温强度 编号 钢 种 试验温度 (℃) 高温强度 (MPa) W1 碳 钢 200 1863 309 1460 350 1340 400 1174 编号 钢 种 试验温度 (℃) 高温强度 (MPa) W2 硅 锰 钢 200 1833 300 1610 350 1430 400 1284
编号 钢 种 试验温度 (℃) 高温强度 (MPa) W3 硅 钒 钢 200 2023 300 1764 350 1554 400 1380
表5持久试验结果 编 号 钢种 400℃200kg载荷下 的断裂时间(小时) 400℃245kg载荷 下的断裂时间(小时) W1 碳钢 ＞168 64.5；64.5 W2 Si—Mn钢 ＞168 43；102.5；＞140 W3 Si—V钢 ＞168 113.75；＞231
利用本发明的耐热录井钢丝产品分别在辽河、胜利油田的稠油热采井进行使用考核。为了保险起见，辽河油田首先在100℃以下的常温井试用了28井次，然后在285～290℃，180米深的高温井使用16井次，结果完全正常。胜利油田，在井深8707～930M、温度228.6～344.1℃的热采井中下井测试27井次，停留36小时45分钟。然后将钢丝用过段拉出剪断，又继续试用27井次，后余1000米扯下报废，这盘钢丝在胜利油田高温井共计下井76井次，而普通碳钢钢丝在高温热采井，使用5次之后，弯曲直值就从21次降至5次，一般使用8～12井次就报废，对比起来看，耐热录井钢丝的使用寿命比普通录井钢丝长得多。
总之本发明具有下述优点：
1.加工制造钢丝时，可以参照高碳钢的冶炼、轧制、拉拔工艺，利用现有设备组织生产。
2.加工制成的耐热录井钢丝在稠油热采井中测试时的使用寿命比普通高碳钢录井钢丝长得多。
3.合金元素含量少，成本低，性能稳定，适合我国国情，可以大面积推广应用。