本发明专利技术提供了一种耐高压低碳合金钢材料。所述低碳合金钢材料中，除Fe元素外，其它各元素的质量百分比含量为：C：0.15-0.2%、Si：0.15-0.35%、Mn：0.7-0.9%、S：0.001-0.015%、P：0.001-0.015%、Cr：0.45-0.65%、Ni：0.7-1.0%、Mo：0.45-0.6%、Al：0.02-0.05%、V：0.003-0.008%、Nb：0.02-0.05%。采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺。该材料适当降低了C元素含量，增加了微量元素Nb、V、Al，达到材料提高强度15%，细化晶粒2~3级的效果，进一步提高材料塑韧性，节约了Cr、Ni、Mo等稀缺元素的用量，属于资源节约型材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到黑色金属领域，特别涉及到一种耐高压的低碳合金钢材料。
技术介绍
高压流体输送元件(如高压活动弯头)是油田钻井、固井、压裂、测试等油田作业中，用于输送高压流体的重要部件，由于其内部输送的是高压流体(压力高达IOOMPa以上)，还要承受高速粒子冲刷和酸化液的腐蚀，工况及其恶劣，易于发生疲劳裂纹或应力腐蚀裂纹破坏，导致管内流体刺漏，引发严重的安全事故。为了保证产品的安全性，要求活动弯头材料在具备较高强度的同时，还要有良好的韧性和耐腐蚀性能，必须符合API 6A或API 16C规范。在油田作业中，高压流体管路经常需要通过活动弯头的转动来改变输送方向，要求这些部件表面耐磨，芯部强韧性好。目前，国内耐高压元件材料普遍采用20CrNiMo (GB/T3077-1999)，国外普遍采用SAE8620 (ASTM A29/A29M)，此二种材料配方基本相似，其化学成分配方见表I 表I 20CrNiMo与SAE8620材料化学成分(熔炼分析，质量百分数％) 钢号CSiMn SPCrNiII 20C#fiMo0.17 0.1 OjSO $0.40 0.35 0.20GBnraO'77-1999-0 23 -0.37 -0.95 0 D35 0.035 -0.70 -0.75 -0.30 SAE86200.18 0,15 0.70 ^0,40 0.40 0.15(ASTJ/IA29A29M-05) -023 -0.35 ~0.90 OMO 0.035 ~0￡0 ~0.10 -0.25 以上二种材料由于存在以下缺陷，使之在用于高压元件如HOMPa活动弯头时受到限制。一是140MPa活动弯头截面较大，原材料淬透性不足，材料渗碳后强度不够，使用材料20CrNiMo和SAE8620中C含量偏高，根据C元素对材料性能的影响规律，其对材料韧性造成了不利影响；二是由于材料含Ni量偏低，加之C含量偏高，材料渗碳930°C高温长时间保温后晶粒粗大，低温冲击韧性达不到API 6A规范，也就是材料在_20°C以下低温具有较大脆性，导致其在寒冷地带使用中，时常由于微裂纹快速扩展发生爆裂，使产品早期失效。给现场使用造成极大安全隐患，有必要对原高压元件材料进行改进，研究适合我国国情并满足耐高压性能的新型材料。
技术实现思路
本专利技术的理论依据为合金元素在钢中的作用原理 1、C元素的主要作用是通过提高淬硬性，提高材料的强度和硬度， 但同时使塑性和韧性降低； 2、Ni在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度和低温冲击韧性，Ni可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度，对低温用钢有极重要的意义。此外，镍加入钢中能提高耐酸碱性能； 3、Mo能提高大截面钢零件的淬透性，提高塑性，防止回火脆性，在渗碳钢种Mo还能在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成网状的倾向，提高表面耐磨性。4、V、AL为我国富产元素，添加这些元素可以进一步提高材料淬透性，同时可以节约稀缺金属Cr、Ni资源，更符合中国国情，它们是极强的碳化物形成元素，在钢中形成很稳定的特殊碳化物，有强烈的细化晶粒作用。Nb在钢中生成Nb (CN),具有较强的沉淀硬化效应和阻止晶粒长大作用，进一步细化晶粒组织。 根据以上理论，对耐高压低碳合金钢材料的化学成分配方进行了改进。本专利技术的目的在于提供一种适当降低C含量，提高Ni、Mo含量，且添加微量元素 Nb、V、和Al的耐高压的低碳合金钢材料。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为 一种耐高压低碳合金钢材料，其特征在于所述低碳合金钢材料中，除Fe元素外，其它各元素的质量百分比含量为 C0. 15-0. 2%Si 0. 15-0. 35% Mn :0. 7-0. 9%S :0. 001-0. 015%P :0. 001-0. 015% Cr :0. 45-0. 65% Ni :0. 7-1. 0%Mo :0. 45-0. 6% Al :0. 02-0. 05%V :0. 003-0. 008%Nb :0. 02-0. 05%。采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺。本专利技术的积极效果为 1.将碳含量调整后，使材料渗碳处理后的塑性指标(延伸率)提高2%; 2.适当增加Ni的含量，提高材料渗碳处理后的低温冲击功18J以上； 3.由于渗碳是高温长时间保温，极易造成晶粒粗大。为此，增加微量元素Nb、V、Al,达到材料提高强度15%，细化晶粒2 3级的效果，进一步提高材料塑韧性，节约了 Cr、Ni、Mo等稀缺元素的用量，属于资源节约型材料； 4.由于材料改进后性能得到很大提高，有效杜绝了高压元件(如活动弯头)在现场使用中的早期爆裂失效。具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本专利技术的具体实施方式。实施例一 采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺，合金钢钢液中，除Fe元素外的其它组分的质量百分比为C 0. 15%、Si 0. 15%、Mn :0. 7%、S :0. 001%、P :0. 001%、Cr O. 45%、Ni 0. 7%、Mo :0. 45%、Al :0. 02%、V :0. 003%、Nb :0. 02%。实施例二 采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺，合金钢钢液中，除Fe元素外的其它组分的质量百分比为C 0. 16%、Si 0. 16%、Mn :0. 72%、S :0. 0011%、P :0. 0011% ,Cr O. 5%、Ni 0. 75%、Mo :0. 5%、Al :0. 025%、V :0. 004%、Nb :0. 025%。实施例三 采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺，合金钢钢液中，除Fe元素外的其它组分的质量百分比为C 0. 17%、Si 0. 17%、Mn :0. 75%、S :0. 0012%、P :0. 0012%、Cr O. 55%、Ni 0. 8%、Mo :0. 5%、A1 :0. 03%、V :0. 005%、Nb :0. 03%。实施例四 采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺，合金钢钢液中，除Fe元素外的其它组分的质量百分比为C 0. 18%、Si 0. 2%、Mn :0. 8%、S :0. 0013%、P :0. 0013%、Cr :0. 6%、Ni 0. 9%、Mo 0. 55%、A1 :0. 04%、V :0. 006%、Nb :0. 04%。实施例五 采用电炉+真空精炼脱气+电渣重溶的冶炼工艺，合金钢钢液中，除Fe元素外的其它组分的质量百分比为C 0. 20%、Si 0. 35%、Mn :0. 9%、S :0. 0015%、P :0. 0015%、Cr O. 65%、Ni :1. 0%、Mo :0. 60%、A1 :0. 05%、V :0. 008%、Nb :0. 05%。试验结果对比 表2低碳合金钢材料与20CrNiMo、SAE8620材料试验结果对比表权利要求1.一种耐高压低碳合金钢材料，其特征在于所述低碳合金钢材料中，除Fe元素外，其它各元素的质量百分比含量为 C0. 15-0. 2%Si 0. 15-0. 35% Mn :0. 7-0. 9%S :0. 001-0. 015%P本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琼，翁卫东，游艇，陈新龙，
申请(专利权)人：中国石化集团江汉石油管理局第四机械厂，
类型：发明
国别省市：
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