Конструкционная сталь

 

1

1!Ц771ОВ!

Союз йоветских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.09.77 (21) 2523184/22-02 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

С 22 С 38/46 (53) УДК 669.15-194 (088.8) (43) Опубликовано 07.11.80 Бюллетень № 41 ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

В. A. Тетюев, В. Г. Петухов, Ф. М. Мурасов, С. А. Пушок, Р. И. Шукюров и Т, М. Хасаев (71) Заявитель (54) КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, Оно предназначено для использования при изготовлении глубиннонасосных штанг, закаливаемых с прокатного нагрева и получаемых из непрерывно отливаемых заготовок.

Известна сталь (1), содержащая, вес, %:

Углерод 0,15 — 0,25

Кремний 1,50 — 2,50

Марганец 0,40 — 1,20 1Р

Молибден 0,15 — 0,50

Ванадий 0,1 — 0,25

Никель 0,30 — 1,50

Хром 0,75 — 2,0

Фосфор <0,025

Сера <0,025

Железо Остальное

Эта сталь обладает способностью закаливаться на воздухе после горячей прокатки или нормализации, но при этом она 20 имеет, повышенное сопротивление горячей пластической деформации, низкие коррозионно-усталостные свойства.

Наиболее близкая к изобретению по технической сущности и достигаемому эффек- 25 ту конструкционная сталь (2), содержащая, вес. %:

Углерод 0,13 — 0,18

Кремний 0,2 — 0,35

Марганец 0,5 — 1,2 30

Молибден 0,2 — 0,3

Ванадий 0,08 — 0,13

Никель 0,4 в 1,2

Хром 1,85 — 2,20

Железо Остальное

Эта сталь имеет недостаточный уровень механических свойств.

Цель изобретения — повышение механических свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, никель, хром, молибден, ванадий и железо, дополнительно включает алюминий при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод 0,13 — 0,17

Хром 1,85 — 2,20

Никель 0,9 — 1,2

Молибден 0,2 — 0,3

Ванадий 0,08 — 0,13

Алюминий 0,01 — 0,05

Железо Остальное

В результате изготовления из такой стали опытной партии глубинно-насосных штанг с закалкой с прокатного нагрева установлено, что при содержании алюминия в стали ниже 0,01 ударная вязкость и другие механические свойства предлагаемой стали понижаются по причине укрупнения зерна металла до пределов свойств стали-прототипа.

7770Si

Таблица 1

Химический состав стали, вес. у, Номер состава

Мо

Сг

А1

1,85

0,25

0,13

0,010

0,13

1,2

Остальное

0,2

0,9

2,20

0,030

0,15

0,10

0,30

2,15

0,08

0,17

0,050

Таблица 2

Предел

Предел

Ударная вязкость, кгс м/см

Относительное удлинение, у, Относительное сужение, ч, Марка стали текучести, кгс/мм прочности, кгс/мм

76 — 99

87,5

68 — 80

16 — 22

17 — 22

19,5

63 — 75

Предлагаемая

Известная

70

17

При содержании алюминия в стали более 0,05% зерно металла измельчается, однако уровень ударной вязкости и других механических свойств .при разливке стали на установке непрерывной разливки металла в сортовые заготовки не повышается.

Это объясняется тем, что при непрерывной разливке стали с содержанием алюминия более 0,05% происходит интенсивное затягивание каналов стаканов и металлопроводов сталеразливочното ковша и промежуточного разливочного устройства тугоплавкими включениями глинозема, содержащегося в самой разливаемой стали. Поэтому для обеспечения заданного расхода металла необходимо применение кислородного прожигания стаканов сталеразливочного ковша и металлопроводов промежуточного устройства для их очистки, а это резко увеличивает загрязненность стали оксидными неметаллическими включениями и снижает ударную вязкость и другие металлические свойства стали.

Конструкционная сталь была опробована при изготовлении глубиннонасосных штанг

ШГ-19 и ШГ-22.

Сталь выплавляли: в 70-тонной мартеновской печи совмещенным скрап-,процессом.

При этом в мартеновской печи приготовляли только сталь-заготовку с определенным содержанием углерода, никеля, молибдена, серы и фосфора, а раскисление и легирование производили при выпуске в сталеразливочный ковш жидкими лигатурой и синтетическим шлаком.

Алюминий для окончательного раскисления вводили по желобу небольшими кусками весом 0,5 — 1,0 кг в количестве 0,6—

1,0 кг/т. Температура в ковше после выпуска металла составляла 1600 — 1620 С.

Выплавленную сталь разливали на установке непрерывной разливки металла в сортовые заготовки сечением 280+280 мм.

Нагретые до 1150 †12 С слитки прокатывали на промежуточные заготовки (105 мм и Я110 мм). Температура металла

10 в начале прокатки 1120 †11 С и в конце прокатки 850 †9 С.

Для изучения макроструктуры металла от заготовок Я105 и 110 мм отрезали макр отемплеты.

15 Промежуточные заготовки катали на мелкосортном стане «350» до профиля Я19 и 22 мм. Получаемый профиль резали в горячем состоянии и охлаждали на воздухе, получая закаленный прокат.

От ряда штанг всех опытных плавок вырезали образцы для определения механических свойств стали.

Испытания опытных штанг всех опытных плавок были проведены на нефтеносных скважинах. Для сборки каждой колонны в зависимости от глубины скважины использовали 86 — 250 штанг.

Химический состав стали и данные испытаний приведены в табл. 1, 2 и 3. Цифры табл. 2 и 3, стоящие в числителе, относятся к предельным значениям показателей, а в знаменателе — к их средним значениям.

Из табл. 2 видно, что механические свойства глубиннонасосных штанг из предлагаемой стали выше, чем штанг, изготовленных из известной стали.

777081

Таблица 3

Количество обрывов штанг

Стойкость штанг

Номер состава

Испытано штанг, шт. в циклах работы х 10-в в шт. в y„ вч

Штанги Шà — 19

15560 — 1 8360

9,2 — 11,1

3 0,3

1086

16025

10,5

9,8 — 11,5

16736 †228

0,2

1672

18213

10,9

15924 †231

8,9 — 16,0

0,2

1893

13,1

19074

Штанги Шà — 22

17808 †246

11,2 — 1,54

0,1

1514

11,6

19008

8,3 — 11,7

15712 †244

0,3

1242

10,3

16607

17376 †245

10,4 — 14,8

0,2

1897

12,6

20716

Формула изобретения

Составитель С. Деркачева

Техред И. Пенчко Корректор Т. Трушкина

Редактор Л. Ушакова

Заказ 2715/11 Изд. № 583 Тираж 698 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Испытания глубиннонасосных штанг, изготовленных из предлагаемой стали, показали, что применение их при добыче нефти позволяет примерно в 1,3 — 1,6 раза повысить стойкость колонны штанг и в 6 — 8 раз 5 уменьшить количество обрывов штанг, тем самым уменьшить простои скважин на аварийных заменах штанг, уменьшить ремонтные работы m увеличить добычу нефти.

Ожидаемая эффективность применения 10 глубиннонасосных штанг из предлагаемой стали составляет ориентировочно 15—

10 руб. на одну штангу или 150—

300 руб/т стали.

Кон струкцио иная сталь, содержащая углерод, никель, хром, молибден, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств, она дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, вес /0:

Углерод 0,13 — 0,17

Никель 0,9 в 1,2

Хром 1,85 — 2,20

Молибден 0,2 — 0,3

Ванадий 0,08 — 0,13

Алюминий 0,01 — 0,05

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Ка 44 — 7832, кл. 10

172, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ма 2108119, кл. С 22 С 38/46, 1975.