本发明专利技术公开了一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，具体步骤是：步骤①：以铬钼低合金钢为坯料；步骤②：选择方锭，进炉加热至1200℃后，沿钢锭长度方向开坯拔料；步骤③：将坯料进炉加热，坯料出炉，得到压实锻透的坯料；步骤④：对压实锻透的坯料锻打成八方棱轴，得到台阶轴锻坯；步骤⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，得到空心台阶工件；步骤⑥：将空心台阶工件加热至900℃并保温3小时后，出炉后空冷室温；步骤⑦：将空心台阶工件加热至920℃并保温3小时后，水淬，结束时淬火的水温不超过49℃；步骤⑧：将空心台阶工件加热至625℃并保温6小时后，空冷至室温。此工艺制造出的锻件能很好地适用于深海低温工况环境。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，其制造工艺是锻造工艺与热处理工艺的一种组合。
技术介绍
深海采油设备输送立管是整个深水油气田开发的最主要的界面，属于海洋油气开采系统连接海面上的浮体和水下井口生产系统的重要部件之一。一般来说深水立管要完成的功能有1)输出、输入或循环流体；2)钻井或修井机工具到井口的导向；3)支撑辅助线。 深海采油设备输送立管在海洋环境中要承受风、浪、流等环境荷载的作用，当波浪和海流在一定的流速下流经立管时，会产生漩涡脱落，从而引发立管的涡激振动。在内部流体和外部环境荷载的作用下会发生碰撞、断裂以及内部流体油气的冲刷侵蚀、化学侵蚀和H2S引起的氢脆断裂失效等，造成严重的经济损失和环境破坏。因此，用于制造深海采油设备输送立管，尤其是深海采油设备输送立管的材质，已经越来越引起人们的重视。立管最常用的材料是从碳钢(如美国石油协会(API) -5L规格管线钢，等级)(52-X70和更高)、低合金钢和特种钢(也就是高合金钢，如13%铬)的钢材。我们综合海洋深水立管的成本(性价比)、抗侵蚀能力、重量要求(降低铺设张力便于水下安装)和可焊接性等工况，选用材料标准ASTM A182中的F22 MOD (CrMo低合金钢)作为海洋立管的制造材料。锻件的主要锻造工序、锻件质量、交货及验收严格执行API 6A/ ISO 10423《井口设备和采油树设备规范》及FMC公司的技术文件Doc No :M20717 Rev :B。铬钼低合金钢F22 MOD主要应用于制造核电设备、火电设备、压力容器以及石化炼油行业的加氢反应器，工况处于高温(371 593°C )回火脆化的临氢环境。在韧性方面只要求保证在回火脆化敏感温度范围具有较高的冲击韧性，对低温冲击韧性无具体技术要求。采用铬钼低合金钢F22 MOD材料制造深海采油设备输送立管至今尚无公开报导的先例， 也无相关技术资料可查。但是由于立管处于深海苛刻工况条件，要求低温韧性-40°夏比V 型缺口冲击功3 42J。因此，若选用性价比较适中的铬钼低合金钢F22 MOD材料，以常规的锻件制造工艺制造出的深海立管，其低温韧性难以满足要求，无法适用于深海这样的低温工况环境。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有锻件制造工艺的不足，提供一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，按此工艺制造出的锻件能很好地适用于深海低温工况环境，同时大幅度降低制造成本，提高了生产效率。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，所述钢锻件制造工艺的具体步骤是 步骤①以铬钼低合金钢为坯料，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、 镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为0. 12% 彡碳彡 0. 15%、0· 15% 彡硅彡 0. 40%、0. 50% 彡猛彡 0. 60%、2. 25% 彡铬彡 2. 50%、 1. 00% 彡钼彡 1. 10%、 磷彡 0. 020%、硫彡 0. 015%、氢彡 2. 0ppm、0. 20% 彡镍彡 0. 50%,0 <铌彡 0. 01%,0 <钒彡 0. 01%、0 <钛彡0. 025%,0 <铜彡0. 20%,0 <铝彡0. 05%、并且，钛、铜及铝的总量合计 (0. 50%,步骤②根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至120(TC后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.纩2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，步骤③以坯料的轴向为7向，以与7向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1180°C 1150°C且停锻温度为850°C 800°C，对坯料进行7向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对r向镦粗后的坯料进行原轴向(Y向)扁方截面拔长，扁方截面边长之比为1 :1. 5，拔至长度为截面短边长的3倍，此时，得到压实锻透的坯料，步骤④对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为4. 5，得到台阶轴锻坯，步骤⑤对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，步骤⑥将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至900°C并保温3小时后，随炉冷至 550°C出炉后空冷室温，步骤⑦将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至920°C并保温3小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过38°C，结束时淬火的水温不超过49°C，步骤⑧将经过步骤⑦处理后的空心台阶工件加热至625°C并保温6小时后，空冷至室本专利技术的优点及积极效果是本专利技术选用低铬钼含量的铬钼低合金钢F22 MOD材料，并将步骤② 步骤④所述的锻造工艺和步骤⑥ 步骤⑧所述的热处理工艺组合起来，即经扁方压实锻透的锻造工艺(扁方压实原理是在锻件拔长过程中，采用扁方截面，充分发挥锻压设备的最大能量，利用上下砧面对工件逐点挤压锻透)和完全退火+调质的热处理工艺，达到了常规设计材料(如 高镍或高铬钼合金钢)的强度，且低温韧性和焊接性能远优于常规设计材料；另外，扁方压实锻透工艺针对此类工件只需一次压实，替代了常规此类工件需两镦两拔才能压实锻透的工艺，减少了镦粗次数，节省了一半火次和40%的锻压设备占用率，经对压实后的工件超声波检测和试样的低倍酸浸试验证实，工件内部压实效果明显且工艺稳定，锻件一次交检合格率大幅度提高，为后续热处理工艺解决晶粒细化、低温环境尤其深海低温环境下材料韧性提高的问题提供了充分条件；从另一方面来看，本专利技术的锻造工艺虽然能够压实钢锭内部缺陷，有效地改善锻件内部矛盾组织，但如果使用本专利技术以外的其他热处理工艺对经本专利技术的锻造工艺处理后的所选材料进行热处理，也无法解决细化晶粒、提高低温环境尤其深海低温环境下材料韧性的问题，所以，本专利技术所采用的特殊锻造工艺与特殊热处理工艺在功能上彼此支持，其低温材料韧性等综合性能满足深海低温环境下的使用要求，最终使得所选铬钼低合金钢F22 MOD材料能够适宜作为深海采油设备输送立管用钢锻件的材料。本专利技术是集锻造与热处理于一体的最佳组合，即扁方压实锻透的锻造工艺和完全退火加调质热处理的组合。否则，即使力学性能能满足在低温工况下服役的要求，也不能确保投入大生产期间产品性能的稳定性。因为本专利技术锻造工艺的扁方压实锻透，比采用常规锻造工艺更能将铸态金属中疏松、空隙和裂纹等原始缺陷最大程度地压实，提高了金属的致密度和连续性，同时促进铸态组织揉合，使锻件内外组织趋向均勻，有效地减轻了锻件的偏析程度，从而有效地挖掘了材料的组织性能和综合力学性能；本专利技术专利在调质热处理之前增加完全退火热处理，一是消除较大锻件不可避免存在的混晶现象，进一步细化晶粒和减轻微观偏析，二是使原有组织转变为珠光体+铁素体的平衡组织，克服该钢大锻件的锻态组织缺陷对后续调质热处理的不良影响，提高了调质热处理后材料的综合力学性能， 尤其低温冲击韧性。 概括之，本专利技术专利的技术关键就是通过扁方压实锻透的锻造工艺，最大限度地提高深海采油设备输送立管锻件的锻造质量，再辅以完全退火加调质热处理，最终获得了以回火索氏体为主的细小均勻的锻件组织。锻件的拉伸性能，尤其是低温_46°C冲击功远超深海低温工况环境的要求。另外，本专利技术专利的制造工艺稳定，具有较好的可重本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，其特征在于，步骤如下：步骤①：以铬钼低合金钢为坯料，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为：０．１２％≤碳≤０．１５％、０．１５％≤硅≤０．４０％、０．５０％≤锰≤０．６０％、２．２５％≤铬≤２．５０％、１．００％≤钼≤１．１０％、 磷≤０．０２０％、硫≤０．０１５％、氢≤２．０ｐｐｍ、０．２０％≤镍≤０．５０％、０＜铌≤０．０１％、０＜钒≤０．０１％、０＜钛≤０．０２５％、０＜铜≤０．２０％、０＜铝≤０．０５％、并且，钛、铜及铝的总量合计≤０．５０％，步骤②：根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至１２００℃后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为１．８～２．０，并进行锯切，取中间段作为坯料，步骤③：以坯料的轴向为Ｙ向，以与Ｙ向垂直平面为ＸＯＺ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度１１８０℃～１１５０℃且停锻温度为８５０℃～８００℃，对坯料进行Ｙ向镦粗，镦至高度与直径相等时，再对Ｙ向镦粗后的坯料进行原轴向（Ｙ向）扁方截面拔长，扁方截面边长之比为１：１．５，拔至长度为截面短边长的３倍，此时，得到压实锻透的坯料，步骤④：对压实锻透的坯料沿轴向锻打成八方棱轴，再经过压印切肩、锻出台阶、滚圆整形，使总锻造比为４．５，得到台阶轴锻坯，步骤⑤：对台阶轴锻坯进行粗加工，沿轴向车出中心通孔及车去锻坯黑皮，得到空心台阶工件，步骤⑥：将经过步骤⑤处理后的空心台阶工件加热至９００℃并保温３小时后，随炉冷至５５０℃出炉后空冷室温，步骤⑦：将经过步骤⑥处理后的空心台阶工件加热至９２０℃并保温３小时后，水淬，开始时淬火的水温不超过３８℃，结束时淬火的水温不超过４９℃，步骤⑧：将经过步骤⑦处理后的空心台阶工件加热至６２５℃并保温６小时后，空冷至室温。...
【技术特征摘要】
1. 一种深海采油设备输送立管用钢锻件制造工艺，其特征在于，步骤如下 步骤①以铬钼低合金钢为坯料，所述的铬钼低合金钢由碳、硅、锰、铬、钼、磷、硫、氢、 镍、铌、钒、钛、铜及铝组成，其质量百分比为0. 12% ≤碳≤0. 15%、0· 15% ≤硅≤0. 40%、0. 50% ≤猛≤0. 60%、2. 25% ≤铬≤2. 50%、 1. 00% ≤钼≤1. 10%、 磷≤0. 020%、硫≤0. 015%、氢≤2. 0ppm、0. 20% ≤镍≤0. 50%,0 <铌≤ 0. 01%,0 <钒≤0. 01%、0 <钛≤0. 025%,0 <铜≤0. 20%,0 <铝≤0. 05%、并且，钛、铜及铝的总量合计 (0. 50%,步骤②根据所需结构件尺寸，选择方锭，进炉加热至120(TC后，在自由锻锤上沿钢锭长度方向开坯拔料，锻造比为1.纩2.0，并进行锯切，取中间段作为坯料，步骤③以坯料的轴向为7向，以与7向垂直平面为XOZ平面，将坯料进炉加热，坯料出炉，在始锻温度1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张利，徐元生，王洁，
申请(专利权)人：南京迪威尔重型锻造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。