AISI4137H钻杆接头用钢开发生产实践

透 性值 Ｊ ２ ５ ＞４ Ｉ ８ Ｈ Ｒ Ｃ 。 ６ ） 调质 硬度 。 圆钢经调质 处理后 ， 其 端面 中心位 置 硬度在 ２ ９ ３ ３ ３ １ Ｈ Ｂ Ｗ 之 间。
３ ） 低倍组织。钢材的横截面酸浸低倍组织试片 上不得有 肉眼可见的缩孔、 气泡 、 裂纹 、 夹杂、 翻皮、
１ 前
言
井下事故 ［ １ ］ 。 如此恶劣的服役条件 ， 要求材料具有较 高的综合性能。 材料高性能除从化学成分保证外 ， 还 需具备高洁净度、 高均匀性等高冶金质量水平。 本 研究 结合钻 杆接 头用钢 高性能 要求 ，分 析电
炉＋ Ｌ Ｆ精炼 ＋ Ｖ Ｄ真 空 脱气 ＋连铸 ＋轧 制 工艺 的关 键控制 点 ， 开发 Ａ Ｉ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ钻 杆接头用 钢 。
第３ ９卷 第 ６ 期
２ ０ １ ７年 １ ２月
山 东 冶 金
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ９． Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ０１ ７
５生产技术 ５
ＡＩ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ钻杆接 头用钢 开发 生产 实践
表２ ＡＩ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ 钢 力 学性 能 要 求
Ｒ Ｊ ＭＰ ａ Ｒ ｊＭＰ ａ Ａ ／ ％
≥９ ６ ５ ≥８ ２ ８ ≥１ ３
来自百度文库
８ ） 晶粒 度 。按照 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ６ ３ ９ ４标 准要求 检 验钢 材 的奥 氏体 晶粒度 ， 其级 别 《６级 。
白点及 晶 间裂纹 。低倍 组织 合 格级别 ： 一 般疏松 、 中 心 疏松 、 偏 析均应 ≤２ ． ０级 。
７ ） 非金属夹杂物。 按照 Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ０ ５ ６ １ 标准要求检
验 钢材 非金 属夹杂 物应符合 表 ３的规定 。
表３ Ａ Ｉ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ钢非金属夹杂物要求 级
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ９ — ２ ０ 作者简 介 ： 袁淑君 ， 女， １ ９ ８ ７ 年生 ， ２ ０ ０ ８ 年毕 业于西安 建筑科技 大学 金属材 料专 业。现为 山钢股份莱芜分 公司技术 中心 工程 师 ， 从事优 特钢新产 品研 发工作。
不均匀 ， 恶化钢材热加工性能 ， 增强钢材回火脆性倾 向， 降低钢材的抗低温冲击性能以及疲劳性能 ， 同时
要 成分均要 求窄成 分控制 。Ｐ 、 Ｓ以及 Ａ ｓ 、 ｓ ｎ 、 Ｐ ｂ 、 Ｓ ｂ 、 Ｂ ｉ 五害元 素等有 害元素 ， 易在 晶界 与表 面偏 聚 ， 分 布
５ ） 淬 透性 。用预 备 热 处理 过 的 毛坯 （ ３ ０ ｍ ｍ） 制 成标 准试样 检 验钢材 的淬 透性 ， 推 荐热处 理 制度 ： 正火 （ ８ ６ ０ —８ ９ ０℃） ＋端淬 （ ８ ７ ０ ｏ Ｃ土１ ０ ｏ Ｃ） 。钢 的淬
会影 响钢材 的耐腐 蚀性 能 ；因此 应严格 控制 此类有
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２ 主要技术要求
１ ） 化学成分要求见表 １ 。
蚀性气体介质 、 钻井液等的腐蚀 ， 易发生失效并造成
表１ Ａ Ｉ ＳＩ ４ １ ３ ７ Ｈ 钢化 学成 分 要 求 ％
２ ） 钢 材氮 含量 ≤９ ０Ｘ １ ０ － ６ ， 氧含 量 ≤３ ０ ×１ ０ ， 氢
含 量 ≤２ ． ０ ×１ ０ 。
４ ） 力学性能。 用预备热处理过的毛坯（ ２ ５ ａ ｒ ｍ ） 制成的标准试样 ， 测定其力学性能 ， 应符合表 ２ 的规 定 。推荐热处理制度 ： 正火（ ９ ２ ０ ℃ ±３ ０℃ ） ／ 空冷 ＋ 淬火（ ８ ７ ０ ｏ Ｃ± ３ ０℃） ／ 油冷或水冷 ＋回火（ ６ ０ ０℃ ± ５ Ｏ℃） ／ 水冷 。
袁 淑 君
（ 山钢 股份 莱 芜 分 公 司 ， 山东 莱 芜 ２ ７ １ １ ０ ４ ）
摘 要 ： 通过优化设计钢的化学成分 ， 合理制定冶炼 、 连铸 、 轧制工 艺中各项关键 控制参 数， 成功 开发 了 Ａ Ｉ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ石油钻杆 接头用钢 。产品实物质量检验表明， 钢材组织致密 ， 中心疏松 ０ ． ５ —１ ． ０ 级； 晶粒细小 ， 晶粒度 ７ ～ ８ 级； 洁净度高、 淬透性好 、 力
美标Ａ Ｉ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ钢是一种合金调质钢 ，经调质 处理后 ，具 有较 好 的强韧性 以及较 高 的疲 劳极 限 和
抗 冲击 能力 ，是 石油 钻具行 业 中普遍 使用 的钻杆 接 头 材料 。钻 杆接 头主 要起 到连接 钻杆并 组成 管柱 的
作用 ， 在钻进过程 中， 要承受多种载荷（ 拉伸、 压缩 、 扭转、 弯曲、 冲击等） 的复合作用 ， 还受到油气 中的腐
３ 试制 开发
３ 。 １ 成分 设计
Ｚ ／ ％
≥５ ４
－ ２ ０℃ Ｋ Ｖ
≥６ ９
注： 冲击 吸收能 量为 ３ 支样 品的平 均结 果 ， 允 许 其中 １ 只样品＜６ ９ Ｊ ， 但是不得 ＜５ ４ Ｊ 。
实际生产中， 为保证材料最终使用性能 ， 对影响 材料淬透性的 Ｍ ｎ 、 Ｃ ｒ 、 Ｍ ｏ 主要合金元素均按标准要 求 中上限进行控制， 且为保证淬透性批量稳定性 ， 主
学性能稳定 ， 最小强度值 高出标 准要求 ３ ０ Ｍ Ｐ ａ 以上 ， 一 ２ Ｏ 。 ｃ 低温 冲击功 ８ ４ ～ １ ０ ８ Ｊ ， 满足钻杆接头用钢标准及使用要求 。 关键词 ： 钻杆接头用 钢； Ａ Ｉ Ｓ Ｉ ４ １ ３ ７ Ｈ钢 ； 淬透性 ； 高洁净度
中图分类 号： Ｔ Ｇ ３ ３ ５ ． ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ４ － ４ ６ ２ ０ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ １ ９ — ０ ３