CN101781698A - 一种r5级系泊链的热处理工艺 - Google Patents

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别顺武
陶安祥
粟京
陶良凤
刘华祥
张卫新
梁创
潘建刚
郎宏军
邓枫林
李剑
张明
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Jiangsu Asian Star Anchor Chain Co Ltd
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Jiangsu Asian Star Anchor Chain Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种R5级系泊链的热处理工艺，其包括以下步骤：1)将链条淬火加热到1000-1050℃，控制链条的运行速度为0.18-0.23m/min，并保温120-150分钟，然后进行水冷；2)将淬火冷却后链条回火加热到600-650℃，控制链条的运行速度为0.14-0.18m/min，并保温150-200分钟，然后再次进行水冷。经实践测定链条经上述最终调质处理之后主要是回火索氏体，其抗拉强度为1000-1050MPa，屈服强度＜960MPa，屈强比为≤0.92，完全满足对R5级系泊链强韧性配合要求和相关船级社的规定。本发明能广泛用于深海半潜式钻井平台上的R5级系泊链的批量生产和制造过程中。

Description

一种R5级系泊链的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺，特别是关于一种R5级系泊链的热处理工艺。
背景技术
目前，用于深海半潜式钻井平台上的R5级系泊链是当今世界上最高等级的海洋系泊链，其具有高强度、强韧性、耐腐蚀和抗疲劳的技术特征。中国海洋石油总公司正在建造中的“海洋石油981”深水半潜式钻井平台面临的是我国南海较为恶劣海况环境，百年一遇的风速达到54米/秒，二百年一遇风速达到56.9米/秒，有义波高达13.7米，流速达2.2米/秒。如果使用R4级系泊链作为锚泊定位系统的锚链，其锚链直径至少达92毫米，配套的锚机尺寸和重量以及锚链舱也需随之增大，对于空间和空船重量受限的深水半潜式钻井平台来说显然不适用，因此需要采用更高等级的R5级系泊链，既能够控制尺寸和重量，又满足锚泊定位要求。
目前，在ABS锚链规范中，对于R5级系泊链技术要求只有一个草案：抗拉强度为1000～1050MPa，其允许波动范围超过窄强度标准(现有窄强度范围钢允许波动范围为100MPa)的规定，也超过欧洲的相应标准(也在100MPa左右)。
同时，根据船级社规范的要求，R5级系泊链应该具有较高的强度和韧性，其屈强比≤0.92，抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥760MPa。由于R5级系泊链具有较大的热处理敏感性，因此在工艺设计或执行工艺时，如果热处理工艺稍有差异，对R5级系泊链性能的影响就很大。由此可见，热处理工艺是R5系泊链制造过程中的关键技术之一。对照船级社有关钢的回火温度下限值不低于590°的规定(而日本专利号为昭60-89551中强度为1000MPa的链条，其回火温度为560°)，要实现这个指标，技术难度是很大的。因此必须通过合理的热处理工艺控制R5级系泊链链环的焊缝与母材的强度，使其满足船级社的规范要求，并且能够实现大批量生产。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种完全满足对R5级系泊链强韧性配合要求和相关船级社规定的R5级系泊链的热处理工艺。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种R5级系泊链的热处理工艺，其包括以下步骤：1)将链条淬火加热到1000-1050℃，控制链条的运行速度为0.18-0.23m/min，并保温120-150分钟，然后进行水冷；2)将淬火冷却后链条回火加热到600-650℃，控制链条的运行速度为0.14-0.18m/min，并保温150-200分钟，然后再次进行水冷。
所述链条的钢材中所含元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明针对R5级系泊链强韧性配合要求和相关船级社的规定，考虑到样品热处理试验条件和设备与大批量生产系泊链的环境和设备的差异，最终采用了按调质处理设计的特种钢，该特种钢具有强度和韧性高，强度范围窄，屈强比不大于0.92，断裂韧性高，环境脆化敏感性低的特性。2、本发明的淬火温度比通用淬火温度提高100℃以上，不仅提高了链条的强度，而且使链条焊缝成分更加均匀，提高了链条焊缝的韧性和断裂韧性，减少了环背和焊缝之间的性能差别，达到了窄强度范围的要求。同时，淬火时控制链条的运行速度保证了链条在淬火的过程中吸收足够的热量，充分实现奥氏体的转化。3、本发明的回火温度比常见高温回火的温度提高约100℃，且回火温度范围控制在50℃左右，不仅满足了船级社提高回火温度的新标准要求，而且有利于材料中的碳化物的析出和分布。同时，回火时控制链条的运行速度能够实现预期的材料内部组织的转变，增加回火时间可以使合金元素充分溶解从而提高链条的综合性能。本发明能广泛用于深海半潜式钻井平台上的R5级系泊链的批量生产和制造过程中。
具体实施方式
针对R5级系泊链强韧性配合要求，本发明中R5级系泊链的钢材是专门设计的特种钢，该特种钢中所含元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。该特种钢具有强度和韧性高，强度范围窄，屈强比不大于0.92，断裂韧性高，环境脆化敏感性低的特性。
根据相关船级社的规定，考虑到样品热处理试验条件、设备与大批量生产系泊链的环境和设备的差异，本发明中R5级系泊链的热处理工艺包括以下步骤：
1、将链条淬火加热到1000-1050℃，并保温120-150分钟，然后进行水冷，淬火时链条的运行速度为0.18-0.23m/min。
该淬火温度比通用淬火温度提高100℃以上，不仅提高了链条的强度，而且使链条焊缝成分更加均匀，提高链条焊缝焊缝的韧性和断裂韧性，减少环背和焊缝之间的性能差别，达到窄强度范围的要求。控制链条的运行速度主要是用来保证链条在淬火的过程中吸收足够的热量，充分实现奥氏体的转化。
2、将淬火冷却后链条回火加热到600-650℃，并保温150-200分钟，然后再次进行水冷，回火时控制链条的运行速度为0.14-0.18m/min。
此回火温度比常见高温回火的温度提高约100℃，且回火温度范围控制在50℃左右，一是为了满足船级社提高回火温度的新标准要求，二是有利于材料中的碳化物的析出和分布。而控制链条的运行速度能够实现预期的材料内部组织的转变，增加回火时间可以使合金元素充分溶解从而提高链条的综合性能。
经实践测定链条经上述最终调质处理之后主要是回火索氏体，其抗拉强度为1000-1050MPa，屈服强度＜960MPa，屈强比为≤0.92，完全满足对R5级系泊链强韧性配合要求和相关船级社的规定。本发明能广泛用于深海半潜式钻井平台上的R5级系泊链的批量生产和制造过程中。

Claims (2)

1.一种R5级系泊链的热处理工艺，其包括以下步骤：
1)将链条淬火加热到1000-1050℃，控制链条的运行速度为0.18-0.23m/min，并保温120-150分钟，然后进行水冷；
2)将淬火冷却后链条回火加热到600-650℃，控制链条的运行速度为0.14-0.18m/min，并保温150-200分钟，然后再次进行水冷。
2.如权利要求1所述的一种R5级系泊链的热处理工艺，其特征在于：所述链条的钢材中所含元素含量按重量百分比包括：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni＜1.50，Cu＜0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。
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