[发明专利]Incone1718合金材料及其在潜油电泵细长轴中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及国外超高强度Incone1718合金材料在我国的应用，尤其涉及Incone1718合金材料及其在潜油电泵细长轴中的应用。

背景技术

潜油电泵是石油行业中的一种采油设备，为多级泵，所谓多级就是在一个轴上装有多个叶轮后通过导轮一级一级将液体提升到更高的位置。通常用的高扬程多级清水泵不超过10级，其轴采用45^#钢就足够了，但是潜油电泵就不同了，通常的设计都在100至200级，一根Φ20左右的轴带动近200个叶轮高速旋转，对轴强度的要求可想而知。为此，潜油电泵轴选用镍铜合金，也称作蒙乃尔合金，一开始采用的是蒙乃尔400，后来提高到蒙乃尔K500，再后来又提高到蒙乃尔高强度K500，材料的抗拉强度从400至500MPa提高到1000MPa上下。蒙乃尔合金强度提升的过程至少可以说明两个问题，一是泵设计要求材料具有更高的强度，诸如级数增多，泵流量增大，或者原油泥沙量高，粘度增加等因素要求轴材必须提高强度，二是蒙乃尔合金本身具有提高强度的空间。这里主要指成型工艺的改变，例如采用细化晶粒，强化固溶硬化，合理优化焙、锻、轧、拉各工序工艺，适当降低时效温度等手段达到提高合金强度的目的。

当前，随着世界各国对地球上石油的无限度的大量开采，石油资源枯竭，油井越大越深，开采难度不断加剧，要求泵轴的强度越来越高，在这种情况下仍然在蒙乃尔合金上苦苦追寻突破，显然不够现实。Incone1718合金具有超高强度，其抗拉强度可以达到1500MPa，因此，如何将Incone1718合金材料应用到潜油电泵细长轴成为市场上迫切需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供了一种Incone1718合金材料及其在潜油电泵细长轴中的应用，该材料具有很好的机械强度，能够很好的满足潜油电泵细长轴的要求。

为了达到上述目的，本发明的Incone1718合金材料，由以下重量百分比原料组成：C：≤0.08％；Mn：≤0.35％；Si：≤0.35％；P：≤0.015％；S：≤0.015％；Cr：≤17％～21％；Mo：≤2.8％～3.3％；Nb：≤4.75％～5.50％；Co：≤1％；Ti：≤0.65％～1.15％；Al：≤0.2％～0.8％；Ni：≤50％～55％；Cu：≤0.3％；B：≤0.006％；Fe：平衡。

本发明还涉及到上述所述的Incone1718合金材料在潜油电泵细长轴中的应用，即该材料用于制造潜油电泵细长轴包括以下步骤：

第一阶段进行熔炼、铸锭工序：

先将准备好的原料放置于真空电炉进行真空熔炼，熔炼温度为1520℃-1600℃，时间控制为1-2小时，其中，加料前仔细清理炉壁，不允许粉尘残留，然后对准炉壁喷上氩气，关紧炉盖做好密封，边加热边抽真空，务必使炉料熔化前使真空度达到设计要求，即10～100Pa之间，当炉料全部熔化后，吹氩气保护液面；接着将熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内，浇注成铸锭，浇注时间控制为3-6分钟，其中，浇注时对准浇口杯吹氩气保护液面，浇注结束后在4～5分钟内取出铸锭，即刻放入水中。

第二阶段进行锻造、轧制工序：

先将铸锭一分为六破锭，边长为锭半径的等边三棱体，同时通过着色探伤法探明在锻坯表面的缺陷及时清除，破锭是将铸锭用锯床截成每根泵轴所需要重量的截体，对Incone1718合金就要破成截面为等边三角形的三棱体；接着将三棱体加热锻造，加热速度要快，保温温度为1100℃，时间较长为好，最少为2小时，锻造的方法以小能量多次冲击为好，尽可能在短时间内将其锻好，即时入水冷却；最后进行热轧，加热及保温工艺与上述锻造相同，热轧工艺按照均匀变形的原则，每道工序缩小直径的12％计算，五道工序完成所有的加工余量，如以计算得Φ30的热拉泵坯，其锻坯直径应为Φ55。

第三阶段进行轴的精确成型工序：