CN114438397A - 一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺 - Google Patents

一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺，1）成分设计以质量百分含量计：牌号50Cr，C 0.09‑0.11、Si 0.25‑0.35、Mn 0.35‑0.45、P 0.005、S 0.005、Cr 4.9‑5.1、Mo 0.09‑0.11、Al 0.025‑0.035、Ti 0.025‑0.035，其余为铁及杂质；2）工艺路径：BOF‑LF‑CC；3）铬铁合金化；4）转炉终点控制：转炉采用高拉补吹操作，一次倒炉温度1600‑1640℃，一倒碳0.10‑0.20%，加入铬铁合金补吹提温，出钢温度1670‑1700℃，出钢碳0.04‑0.06%；5）炉后采用电石进行预脱氧2kg/t，采用铝铁进行终脱氧，终点碳含量%在0.03‑0.04之间时，加入电石120kg、AlFe 60kg；终点碳含量%在0.04‑0.05之间时，加入电石100kg、AlFe 50kg；终点碳含量%在0.05‑0.06之间时，加入电石80kg、AlFe 40kg。

Description

一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺。
背景技术
抽油杆腐蚀的主要形式是气蚀。当液体的蒸汽压力高于其与抽油杆表面的压力时，就会在抽油杆表面附近形成气泡。另外，液体中溶解的气体也可能析出而产 生气泡。随后，当气泡流动到气泡压力低于液体压力的地方时会破碎，在破碎瞬 间产生很大的冲击力。抽油杆表面多次经受这种瞬间冲击力的反复作用，表面材料就会因疲劳而导致脱落，因此，表面会出现小凹坑，甚至进一步发展为蜂窝状， 严重的则会在表面形成大片的凹坑，深度可高达3 mm以上。油田进入开发中后期，随着产出液含水率的上升，工况条件下多种离子富集在抽油杆周围，当抽油杆接触一些 具有腐蚀性的离子或气体介质时，就会发生腐蚀，进而极有可能发生腐蚀疲劳失效。
抽油杆用钢多采用铬钼钢，这是因为铬、钼是表面活性元素，能阻滞阳极过程和促进阴极过程，利于提高抗腐蚀性能。抽油杆在油井作业时，主要承受腐蚀疲劳。大量的实践经验表明，抽油杆的疲劳断裂失效，大部分都源于抽油杆表面的点蚀坑。点蚀坑是抽油杆在井液介质中出现的严重的局部腐蚀现象。因此，提高抽油杆的腐蚀疲劳性能， 必须提高抽油杆耐点蚀性能。就合金元素对抗点蚀性能方面的研究结果表明，提高钢抗点蚀性能最有效的元素是铬和钼。有关Fe-Cr-Mo和Fe-Cr-Ni-Mo合金试验电位-pH图的研究以及铬和钼在钢的局部腐蚀发展过程中行为的研究表明，铬和钼不仅能降低点蚀形核(萌生)的能力，也能减小点蚀发展(生长)的速度。而且，这两种元素的作用与钢中的镍含量也有一定的关系。根据Fe-Cr-Mo和Fe-Cr-Ni-Mo合金表面膜的俄歇电子能谱 (AES)和X射线光电子能谱(XPS)的分析结果可知，随着铬、镍、钼含量的增加，这3种元素的联合作用会使钝化膜外层中铬的富集程度增大，形成保护性更好的外层膜。 同时，钼还能有效地抑制钝化膜最外层与基体金属之间的过渡层中铬的贫化，使再钝化能力得到改善，从而提高材料的耐蚀性。
检索文献：检索发现有《1000MPa级低碳贝氏体抽油杆用钢的研制开发》、《连续抽油杆腐蚀机理及防腐技术的研究》等期刊，通过对比，本发明与此类论文、发明有着很大的不同，上述发明创造主要从工艺理论角度出发，论证耐腐蚀抽油杆的防腐机理，本发明着重依照耐腐蚀的机理，研究如何进行生产实践，最终获得合格的产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺，采用将铬铁直接在转炉开吹前加入炉内，借助转炉热量将合金进行熔化，同时通过技术手段控制炉内铬的氧化，确保铬在转炉内的收得率85%以上，同时炉内钢水铬含量在4%以上，极大的缓解了转炉出钢、LF炉配加铬成分造成的温度降低，最终获得高铬耐腐蚀抽油杆的规定成分与合适的浇铸温度。
本发明技术方案是，一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺，
1）.高铬耐腐蚀抽油杆的成分设计，以质量百分含量计：牌号50Cr，C 0.09-0.11、Si 0.25-0.35、Mn 0.35-0.45、P 0.005、S 0.005、Cr 4.9-5.1、Mo 0.09-0.11、Al 0.025-0.035、Ti 0.025-0.035，其余为铁及杂质；
2）.工艺路径：BOF-LF-CC；
3）.铬铁的合金化及加入方式：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
4）.转炉终点的控制：转炉采用高拉补吹操作，一次倒炉温度1600-1640℃，一倒碳0.10-0.20%，加入铬铁合金后进行补吹提温，目标出钢温度1670-1700℃，目标出钢碳0.04-0.06%；
5）.转炉出钢脱氧的控制：炉后采用电石进行预脱氧2kg/t，采用铝铁进行终脱氧，终点碳含量%在0.03-0.04之间时，加入电石120kg、AlFe 60kg；终点碳含量%在0.04-0.05之间时，加入电石100kg、AlFe 50kg；终点碳含量%在0.05-0.06之间时，加入电石80kg、AlFe40kg。
耐腐蚀抽油杆铬含量一般在1%以上，然而高铬耐腐蚀抽油杆铬含量在5%甚至更高。采用传统的转炉-LF精炼炉-连铸工艺流程，无法直接在LF炉将铬含量配加到成分要求范围。本发明采用将铬铁直接在转炉开吹前加入炉内，借助转炉热量将合金进行熔化，同时通过技术手段控制炉内铬的氧化，确保铬在转炉内的收得率85%以上，同时炉内钢水铬含量在4%以上，极大的缓解了转炉出钢、LF炉配加铬成分造成的温度降低，最终获得高铬耐腐蚀抽油杆的规定成分与合适的浇铸温度。
在传统炼钢工艺中，铬元素一般选择在转炉出钢过程中加入，在LF炉工序进行成分微调。依照现场生产实际，出钢过程中，每加入1t铬铁合金，钢水温降在30-40℃。依照此温降幅度，如冶炼高铬类钢种（例如5Cr耐腐蚀抽油杆），转炉出钢过程中加入的铬铁合金将在10t以上，采用传统出钢过程中加入，铬铁将无法完成合金化过程。因此，在无中频炉及其他合金加热手段的情况下，本发明在转炉冶炼过程中加入铬铁，通过转炉调整铁水比，冶炼过程中加入发热剂等手段，利用转炉热量将铬铁熔化，终点温度、成分达标后在出钢过程中加入少量铬铁合金化，最终满足高铬钢种的目标成分。
具体实施方式
一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺，
1）.高铬耐腐蚀抽油杆的成分设计，以质量百分含量计：牌号50Cr，C 0.09-0.11、Si 0.25-0.35、Mn 0.35-0.45、P 0.005、S 0.005、Cr 4.9-5.1、Mo 0.09-0.11、Al 0.025-0.035、Ti 0.025-0.035，其余为铁及杂质；
2）.工艺路径：BOF-LF-CC；
3）.铬铁的合金化及加入方式：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
4）.转炉终点的控制：转炉采用高拉补吹操作，一次倒炉温度1600-1640℃，一倒碳0.10-0.20%，加入铬铁合金后进行补吹提温，目标出钢温度1670-1700℃，目标出钢碳0.04-0.06%；
5）.转炉出钢脱氧的控制：炉后采用电石进行预脱氧2kg/t，采用铝铁进行终脱氧，终点碳含量%在0.03-0.04之间时，加入电石120kg、AlFe 60kg；终点碳含量%在0.04-0.05之间时，加入电石100kg、AlFe 50kg；终点碳含量%在0.05-0.06之间时，加入电石80kg、AlFe40kg。

Claims (1)

1.一种高铬耐腐蚀抽油杆的生产工艺，其特征在于：
1）.高铬耐腐蚀抽油杆的成分设计，以质量百分含量计：牌号50Cr，C 0.09-0.11、Si0.25-0.35、Mn 0.35-0.45、P 0.005、S 0.005、Cr 4.9-5.1、Mo 0.09-0.11、Al 0.025-0.035、Ti 0.025-0.035，其余为铁及杂质；
2）.工艺路径：BOF-LF-CC；
3）.铬铁的合金化及加入方式：
序号 合金 加入方式 拟定回收率 加入时机 1 中碳铬铁 废钢斗+转炉高位料仓+炉后 炉内：90%；炉后：95% 吹炼80-90%； 2 钼铁合金 废钢斗 95% 随废钢加入 3 硅锰合金 炉后 Si：85%/Mn：92% 出钢 4 硅铁 炉后 Si：85% 出钢
4）.转炉终点的控制：转炉采用高拉补吹操作，一次倒炉温度1600-1640℃，一倒碳0.10-0.20%，加入铬铁合金后进行补吹提温，目标出钢温度1670-1700℃，目标出钢碳0.04-0.06%；
5）.转炉出钢脱氧的控制：炉后采用电石进行预脱氧2kg/t，采用铝铁进行终脱氧，终点碳含量%在0.03-0.04之间时，加入电石120kg、AlFe 60kg；终点碳含量%在0.04-0.05之间时，加入电石100kg、AlFe 50kg；终点碳含量%在0.05-0.06之间时，加入电石80kg、AlFe40kg。
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