[发明专利]一种175MPa活动弯头材料及热处理工艺

说明书

一种175MPa活动弯头材料，该材料中各元素的重量百分比如下：C0.12~0.20wt%、Cr0.4~0.7wt%、Ni1.4~2.0wt%、Mn0.6~1.2wt%、Mo0.55~0.8wt%、Si≤0.25wt%、（Nb+V+Ti）≤0.15wt%、Cu≤0.2wt%、P≤0.015wt%、S≤0.010wt%、Sn≤0.010wt%、Sb≤0.005wt%、As≤0.005wt%、H≤2ppm、O≤25ppm、N≤80ppm。热处理工艺为先正火，后回火处理，再进行渗碳、淬火、回火处理，最后进行冷处理和回火处理。本发明最高能满足175MPa压力下大型压裂作业施工需求。

技术领域

本发明属材料科学领域，特别涉及到一种油田压裂施工作业压力175MPa及以下均可使用的活动弯头材料以及其热处理加工工艺。

背景技术

由于我国特殊的地质结构等因素，进行油气开发时，所需的压裂施工作业压力平均值及最高值均远高于国外水平，特别是近年来，随着非常规能源的开发力度不断加大，我国深井、超深井不断增加，对压裂装备的高压管汇系统提出了更苛刻的性能要求。活动弯头是一种能精准控制压裂介质流向的产品，由于其特殊的结构，内壁经常出现腐蚀与冲蚀，进一步刺漏或开裂失效，是高压管汇系统最薄弱的环节。目前，国内外公司均能生产140MPa活动弯头产品。

在专利CN201810029961中，为了提高140MPa及以上活动弯头安全性，公开有一种碳纤维复合材料增强超高压活动弯头，内壁采用常规合金钢，使用碳纤维材料覆盖弯头及直头的外表面。

175MPa活动弯头产品在国外未见报道，国内也未见金属材料及制造方法报道。现用的140MPa及以下活动弯头金属材料，包括渗碳合金钢（如20CrNiMo，20CrMnTi，15CrNiMo，18CrMnNiMo等）和调质钢（如35CrMo，42CrMo，40CrNiMo，40CrNi2Mo等），由于其强韧性、淬透性、耐冲蚀性能及耐应力腐蚀性能有限，难以完美匹配，已经无法满足175MPa压裂作业施工需求。在我国现行的合金结构钢标准GB/T 3077-2015中，也很难找到可完全满足175MPa压裂作业用活动弯头所有力学设计要求的金属材料。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的活动弯头材料，该弯头材料通过热处理后，最高能满足175MPa压力下大型压裂作业施工需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种175MPa活动弯头材料，其特征在于：

该材料中各元素的重量百分比如下：C0.12~0.20wt%、Cr0.4~0.7wt%、Ni1.4~2.0wt%、Mn0.6~1.2wt%、Mo0.55~0.8wt%、Si≤0.25wt%、（Nb+V+Ti）≤0.15wt%、Cu≤0.2wt%、P≤0.015wt%、S≤0.010wt%、Sn≤0.010wt%、Sb≤0.005wt%、As≤0.005wt%、H≤2ppm、O≤25ppm、N≤80ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种175MPa活动弯头材料的热处理工艺：

其特征在于：该工艺具体步骤为：

（1）、对活动弯头材料进行先正火，后回火处理：正火处理工艺参数为：将毛坯在400℃以下装炉，以≤100℃/h的加热速度加热至920~960℃，保温0.5~2h，出炉冷却，采用空冷、风流或者雾冷的方式冷却至200℃以下；回火处理工艺参数为：将正火后的毛坯在400℃以下装炉，加热至620~680℃，保温4~8h，出炉冷却，采用空冷、风流或者雾冷的方式冷却至室温；