一种高钼含量无磁不锈钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于特殊钢制造技术领域，特别是设及一种具有高钢含量无磁不诱钢及其 制造方法。
【背景技术】
[0002] 钻井过程中由于地质环境的变化，井斜角度和方位不断变化，为了防止在钻探过 程中出现偏离目的层，要随时对井斜角度和方位进行测量，保证钻探沿预定方位准确到达 目的层，运就带动了无磁不诱钢在石油开采领域的应用，用无磁不诱钢制成厚壁无磁钻挺， 在钻井作业中，使磁性罗盘处于其中，从而避免受附近的铁磁性钻柱影响，保证罗盘准确地 指示当地原来的地磁场方向，避免钻采方向偏离预定的方向。
[0003] 随着石油开采的发展，油气开采向大斜度定向井、大位移水平井、从式井W及含 &5、0)2、化等油气田发展。无磁钻挺所接触的环境介质越来越苛刻，要求无磁钻挺用钢具 有良好的强度、初性、磁性、耐腐蚀性能、疲劳强度和使用寿命。
[0004] 专利"CN104264071A"公开了 一种高性能无磁钻挺用高氮奥氏体不诱钢及其制 造方法，该专利所描述的无磁钢的特征在于，各元素的重量百分比为：21. 5《化《22. 5， 0. 5《Mo《1. 5，C《0. 04，0. 65《N《0. 75， 0. 4《佩《0. 5， 1. 95《Ni《2. 05， 16. 0《Μη《17. 0，Si《0. 2，P《0. 02，S《0. 01，余量为化。该专利的优点是：①保 持了较高的N元素含量，可W有效提高材料的强度；②点蚀指数PRE> 33,具有良好的耐腐 蚀性能。该专利的缺点是：①较高的N含量无法通过常规工艺进行冶炼，冶炼工艺控制难度 大；②化、Μη、Mo等铁素体元素偏高，奥氏体形成元素Ni含量偏低，无法与铁素体形成元素 平衡，组织稳定性差；③N含量偏高，Ni含量偏低，在冶炼凝固过程中，容易形成氮气孔，使 钢的使用性能下降；④其制造工艺仅有热加工工艺，无法获得较好的组织结构，产品的抗疲 劳性能差，产品使用寿命短。
[0005] 专利"CN101311290A"公开了一种无磁钢及其制造方法，其制造方法为：采用电 炉-LFV精炼或者电炉-A0D精炼-LFV精炼冶炼钢锭，然后钢锭经80%变形量的预锻，然后 在低于800°C条件下，进行20%变形量的锻造。钢锭的化学成分重量百分比为：C《0. 12， Si《1.5, 14. 5《Mn《16. 5，S《0. 01，P《0. 03,15. 1《化《16，Ni《0. 9，Mo《0. 7， Nb《 0. 35, 0.250.5,余量为化。该专利的优点是：①N含量低，通过常规的生产工 艺容易实现，工艺操作性强；②生产流程短，成本低。该专利的缺点是：①碳含量高，点蚀指 数PRE《27,耐腐蚀性能差，不能在腐蚀介质环境中使用；②N含量偏低，屈服强度低，材料 硬度低，不能在恶劣环境中使用，产品使用寿命短。
[0006] 专利"CN101660109A"公开了一种无磁钢及其制造方法，其制造方法为：采用电 炉-A0D精炼-ESR精炼冶炼钢锭，然后钢锭经两次不同溫度的锻造成型。钢锭的化学成分重 量百分比为：C《0.03，Si《1，18《Μη《22，S《0.03，P《0.045, 13《化《18. 5， 0. 4《Ni《3，0. 4《Mo《0. 8，佩《0. 1，0. 25《N《0. 6,余量为化。该专利的优点 是：①采用电炉-AOD精炼-ESR精炼Ξ联工艺，钢锭的纯净度提高，有利于提高材料的耐腐 蚀性能，材料的利用率提高；②通过冷变形强化提高了材料的强度，可W弥补N含量不足对 材料强度的影响。该专利的缺点是：①Mo含量偏低，材料局部耐腐蚀性能差；②点蚀指数 PRE最小值为19,无法保证材料的耐腐蚀性能；③材料的强度低，硬度低，不能在恶劣环境 中使用；④没有对材料的抗疲劳性能进行评价，产品使用寿命短。
[0007] 专利"CN102925821A"公开了一种无磁钢及其制造方法，其制造方法为：钢 锭通过高溫、中溫两次锻造成型。钢锭的化学成分重量百分比为：C《0.05，Si《1， 15《Mn《19,S《0. 01，P《0. 03，17《Cr《19, 0. 4《Ni《0. 8，0. 4《M〇《0. 8， 0. 0005《B《0. 0025, 0. 4《N《0. 6,余量为化。该专利的优点是：①通过高溫、中溫变 形强化提高了材料的强度，可W弥补N含量不足对材料强度的影响。该专利的缺点是：①点 蚀指数PRE较低，无法保证材料具有良好的耐腐蚀性能；②材料的强度低，硬度低，不能在 恶劣环境中使用；③没有对材料的抗疲劳性能进行评价，产品使用寿命短。
【发明内容】
[0008] 为克服现有技术的不足，本发明的目的是提出一种具有高钢含量无磁不诱钢及其 制造方法。
[0009] 本发明为完成上述目的采用如下技术方案： 一种具有高钢含量无磁不诱钢，所述无磁不诱钢由钢锭锻造而成；所述钢锭的元素组 成及重量百分比为：C《0. 06%、Si《0. 5%、S《0. 01%、P《0. 02%、19%《Cr《20〇/〇、 19〇/〇《Μη《20〇/〇、1.5〇/〇《Mo《2. 5〇/〇、0. 03〇/〇《V《0. 08〇/〇、0. 03〇/〇《佩《0. 05〇/〇、 3〇/〇《Ni《5%、0. 6%《N《0. 65%、0《0. 004%，其余为不可避免的杂质和化。
[0010]所述钢锭的元素组成及重量百分比为：C《0. 035%、Si《0. 35%、S《0. 006%、 P《0. 018〇/〇、19〇/〇《Cr《20〇/〇、19〇/〇《Μη《20〇/〇、1. 7〇/〇《Mo《2. 5〇/〇、0. 03〇/〇《V《0. 08〇/〇、 0. 03%《佩《0. 05%、3%《Ni《5%、0. 6%《N《0. 65%、0《0. 004%，其余为不可避免的杂 质和化。
[0011] 锻造上述高钢含量无磁不诱钢的制造方法，其具体步骤如下： 1) 均匀化处理：将钢锭放入电阻炉中加热至1200°c-1250°c进行均匀化退火，使钢锭 不同部位的化、Ni、Mo、N等元素分布均匀，均匀化处理后空冷至室溫；均匀化退火的时间选 取的原则为：直径为260mm的钢锭均匀化处理时间为20-24小时，钢锭直径每增加100mm， 均匀化处理时间增加12-15小时； 2) 钢锭热锻开巧成型：将均匀化处理后的钢锭放入加热炉中进行锻造加热，锻造溫度 范围为：950°C-1220°C;保溫4-5小时后快速出加热炉，并在2000吨W上油压机上进行热 锻开巧；热锻开巧经过墳粗和拔长，锻造至所需尺寸的巧料，其中，墳粗比Ri> 1. 8,拔长比 R2> 2. 2,总锻造比R> 4 ;然后巧料快速水冷至室溫，减少析出相数量；墳粗比R1为墳粗前 巧料的高度与墳粗后巧料的高度比值，拔长比R2为拔长前巧料的截面积与拔长后巧料的截 面积比值，总锻造R=Ri+R2-1 ; 3)巧料固溶处理：将步骤2)中热锻开巧成型的巧料在iooo°c-iiocrc下保溫，进行 固溶处理，使巧料溫度均匀化，并使步骤2)中的析出相充分溶解；固溶处理时间根据巧料 的最大厚度进行选择，固溶处理的时间7-8min/10mm; 4)冷变形强化：对固溶处理后的巧料在400°C-500°C的溫度下进行冷变形强化，冷变 形强化的变形量为10%~18%，其中，变形量为巧料变形前后截面积的差值与巧料原始截面 积的比值； 5)将冷变形强化后的巧料冷却至室溫。
[0012] 均匀化处理溫度范围为1200°C-1250°C。
[001引锻造溫度范围为1150-1220°c。
[0014] 固溶处理溫度范围为：1000°C-1100°c。
[0015] 冷变形强化溫度范围为400-500°C。
[0016] 冷变形强化的变形量为10%~18%。
[0017] 所述的钢锭通过中频感应炉初炼、氣氧脱碳（A0D)炉精炼、电渣重烙（ESR)精炼 Ξ联工艺冶炼而成。
[0018] 本发明提出的一种具有高钢含量无磁不诱钢及其制造方法，采用上述技术方